DE146769C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Aufgabe, eine von Hand oder Fuß angetriebene elektrische Maschine trotz der völlig ungleichmäßigen Energiezuführung auf gleichbleibenden Strom zu regeln, kann dadurch gelöst werden, daß ein Uhrwerk als Energiespeicher zwischen das Antriebsorgan und die elektrische Maschine geschaltet wird, während diese als magnetelektrische oder elektromagnetische Maschine mit Fremderregung ausgebildet wird. Das zwischengeschaltete Uhrwerk regelt dann den Energieübergang auf die Maschine in solcher Weise, daß stets der gleiche Strom erzeugt wird, wenn auch der äußere Widerstand in den allerweitesten Grenzen geändert wird.

Allerdings ist es schon bekannt, ein Uhrwerk zwischen eine anzutreibende Maschine und der Antriebskraft einzuschalten. Indessen war es noch nicht bekannt, daß diese An-

ao Ordnung gestattet, einen konstanten Strom bei in weiten Grenzen veränderlichem Widerstand zu erhalten, wenn für die anzutreibende Maschine eine magnetelektrische oder elektromagnetische Fremderregung genommen wird.

Das Uhrwerk besitzt eine Feder- oder Gewichtstriebkraft, welche durch das unter Umständen absatzweise Aufziehen von Hand im wesentlichen konstant gehalten wird. Infolgedessen wird auf das Antriebsrad der elektrischen Maschine eine gleichbleibende Kraft F ausgeübt, die am Triebradradius r angreifen möge, d. h. ein konstantes Dreh- ■ moment D—F-r überträgt sich auf die Welle der elektrischen Maschine. Diesem Drehmoment wirkt das Drehmoment der Reibung d entgegen. Es ist wesentlich, zu beachten, daß D und d konstant und unabhängig von der Drehzahl η der Maschine sind. Die Veränderlichkeit des Reibungskoeffizienten mit der Geschwindigkeit soll dabei vernachlässigt werden.

Folglich ist die mechanische Arbeit, welche zur Umwandlung in elektrische Energie zur Verfügung steht, bei der Drehzahl η

A = 2Kti(D~~~d).

Anderseits ist die gesamte von der Maschine erzeugte elektrische Arbeit gleich E · I, wenn E die elektromotorische Kraft im Anker, / die Gesamtstromstärke ist. Wählt man nun als Maschine eine magnetelektrische mit sehr starkem Feld, so ist die elektromotorische Kraft = C · n, wo C eine von der Feldstärke, der Windungszahl usw. abhängige Konstante der Maschine ist.

Nimmt man in erster Annäherung an, daß die volle, nach Abzug der Reibungsarbeit noch zur Verfügung stehende mechanische Energie in elektrische verwandelt wird, sieht man also von Wirbel- und Kurzschlußstrom-

Verlusten ' und von Hysteresisverlusten ab, so ist

27rn(D —dj = E-I~ C'TiI ■

oder, da η sich weghebt,

Da D, d, C Konstanten der Maschinerie und

ίο unabhängig von der Drehzahl sind, so läßt sich der Satz aussprechen:

Eine durch Uhrwerk mit konstanter Kraft angetriebene magnetelektrische Maschine liefert bei beliebigem äußeren Widerstand nur eine einzige, von den Daten der Maschine abhängige Stromstärke.

Dieser Satz wird durch den Versuch bestätigt.

Um das auf den " ersten Blick auffällige Ergebnis näher zu veranschaulichen, möge hinzugefügt werden, daß dieser Maschinensatz mit um so geringerer Drehzahl sich bewegt, je kleiner, der. Gesamtwiderstand des Stromkreises ist; folglich vermindert sich die elektromotorische .Kraft entsprechend der Drehzahl und der Strom als Quotient von elektromotorischer. Kraft und Gesamtwiderstand bleibt konstant.

Voraussetzung dabei ist,, daß die Maschine' so gebaut ist, daß die beiden in der mathematischen Ableitung erwähnten Bedingungen ■ hinreichend erfüllt sind, nämlich daß geringe Ankerrückwirkung und geringe. Verluste durch Wirbelströme, Hysteresis usw. Vorhanden sind. Die Prinzipien, nach denen diese Verluste beschränkt werden, sind be-

■ ■ kännt; die Ankerrückwirkung kommt dann außer Betracht, wenn das Feld überaus kräftig im Vergleich zu der vom Ankerstrom erzeugten . Magnetisierung des Ankers ist, auch dieser Bedingung, kann bei kleinen Maschinen mit nicht allzukleinem Ankerwiderstand genügt werden.

Auf Grund dieser Überlegungen soll ein Stromerzeuger für telegraphische und medizinische Zwecke gebaut werden, der durch eine unregelmäßige menschliche Arbeitskraft (Hand oder Fuß) angetrieben werden, jedoch einen regelmäßigen, konstanten, insbesondere vom jeweiligen äußeren' Widerstände unabhängigen Strom, erzeugen soll. ^; (Abweichungen von 5 bis IO Prozent spielen dabei natürlich praktisch keine Rolle.)

.Es ist bekannt, magnetelektrische Maschinen zu Zündzwecken von Hand anzutreiben. Es ist ferner bekannt, die mechanische Arbeit zunächst in einem Federwerk aufzuspeichern und sie dann plötzlich vom Federwerk auf die magnetelektrische Maschine übergehen zu lassen, um eine gleichbleibende und- beträchtliche elektrische Energiemenge zu erzeugen. Allein nach vorliegender Erfindung wird diese elektrische Energiemenge so erzeugt, daß eine während des Uhrwerkablaufes konstante, vom äußeren Widerstände unabhängige Stromstärke erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung besteht daher in der Verkupplung einer Antriebsvorrichtung für Hand, Fuß usw. mit einer magnetelektrischen Maschine unter Zwischenschaltung eines mit konstanter Kraft auf die Welle der elektrischen Maschine wirkenden Uhrwerkes (Federwerk, Gewichtswerk), zu dem Zwecke, die Konstanz des erzeugten Stromes auch bei beliebigem veränderlichen äußeren Widerstand im Stromkreise zu erreichen.

Bereits bekannte Vorrichtungen, bei denen ein Uhrwerk eine beliebige Dynamomaschine treibt, fallen nicht unter vorstehende Kennzeichnung, da der neue technische Effekt wesentlich auf dem Zusammenwirken der Eigenschaften des Uhrwerkes und der magnetelektrischen Maschine zur Erfüllung des.namhaft . gemachten Zweckes beruht.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Erzeugung eines gleichmäßigen elektrischen Stromes bei unregelmäßiger Triebkraft, . dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebsvorrichtung für Hand, Fuß usw. mit einer magnetelektrischen Maschine unter Zwischenschaltung eines mit konstantem Drehmoment auf die Welle der elektrischen Maschine wirkenden Uhrwerkes (Federwerk, Gewichtswerk) verkuppelt ist, zu dem Zwecke, die Konstanz der erzeugten Stromstärke auch bei beliebig veränderlichem Widerstand im Stromkreise zu erhalten.