DE1763841B2

DE1763841B2 - Gleichstromgespeister antrieb

Info

Publication number: DE1763841B2
Application number: DE19681763841
Authority: DE
Inventors: William Frank Stafford Hill (Grossbritannien)
Original assignee: Joseph Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1967-08-29
Filing date: 1968-08-21
Publication date: 1972-06-22
Also published as: GB1232018A; FR1579173A; DE1763841A1; US3564362A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen gleichstromgespeisten Antrieb mit einer umlaufenden elektrischen Gleichstrommaschine, die mechanisch über ihre Welle mit der Welle eines ersten, von einer Gleichstromquelle gespeisten Gleichstrommotors fest gekuppelt ist und deren Ankerspannungsklcmmen mit den Ankcrklemmcn eines zweiten Gleichstrommotors der die Last antreibt, verbunden sind, insbesondere für batteriebetriebene Fahrzeuge.

Ein derartiger Antrieb ist unter dem Namen »Leonard - Antrieb« bekannt (USA.-Patentschrift 04! 103). Der Vorteil dieses Antriebes besteht in der einfachen Drehzahlsteuerung über seinen gesamten Drehzahlbcrcich. Da während des gesamten Betriebes eine Maschine immer als Generator arbeitet, ist der Wirkungsgrad insbesondere im mittleren und oberen Drehzahlbereich nicht günstig.

Bei einem bekannten Antrieb anderer Art (deutsche Patentschrift 609 152) treibt ein Verbrennungsmotor einen Oleichstromgenerator an, der einen die LaM antreibenden Gleichstrommotor speist. Nach dem Hochfahren des Gleichstrommotors wird dieser über eine Kupplung mit dem Generator wetlenseitig gekuppelt und gleichzeitig wird die elektrische Verbindung zwischen dem Generator und dem Gleichstrommotor unterbrochen, so daß nur noch der Verbrennungsmotor die Last antreibt und die beiden elektrischen Maschinen leerlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gleichstromgespeisten Antrieb insbesondere für batteriebetriebene Fahrzeuge zu schaffen, der sich im gesamten Drehzahlbereich leicht steuern (hochfahren und bremsen) läßt und der vor allem im mittleren und oberen Drehzahlbereich mit minimaler Verlustleistung arbeitet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem gleichstromgespeisten Antrieb der eingangs genannten An

ίο erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kupplung zur mechanischen Verbindung der Wellen der umlaufenden Gleichstrommaschine und des zweiten Gleichstrommotors und ein Schalter zum Anschluß des Ankers der umlaufenden Gleichstrommaschine an die Gleichstromquelle vorgesehen sind.

Der erfindungsgemäße Antrieb arbeitet bei einfachster Steuerung im gesamten Drehzahlbereich mit einem sehr guten Wirkungsgrad, weil nach dem Hochfahren sämtliche elektrischen Maschinen als Motoren arbeiten und direkt an der Gleichstromquelle angeschlossen sind.

Als Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die umlaufende Gleichstrommaschine und die Gleichstrommotoren Unipolarmaschinen mit Nebenschlußerregung sind.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die umlaufende Gleichstrommaschine und die Gleichstrommotoren nebenschlußerregte Maschinen mit gewickeltem Anker und Reihenfeldwicklungen.

Vorzugsweise sind Steuereinrichtungen zur Einstellung der Enegcrströme der umlaufenden Gleichstrommaschine und der Gleichstrommotoren vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Der dargestellte Antrieb ist insbesondere für batteriebetriebene Kraftfahrzeuge geeignet. Der Antrieb besitzt drei elektiische Maschinen 10, 11, 12, die als Unipolarmaschincn mit Nebenschlußerregung ausgebildet sind. Die Maschine 10 arbeitet als Motor, und ihr Anker ist über Leitungen 13. 14 direkt mit der Batterie 15 verbunden. Eine Anschlußklemme der Feldwicklung dieses Gleichstrommotors 10 ist mit der Leitung 53 verbunden, während die andere Anschlußklemme über eine Steuerungseinrichtung 16 aus Widerständen mit der anderen Leitung 14 verbunden ist.

Die Maschine 11 arbeitet anfänglich als Generator, wobei sie von dem Gleichstrommotor 10 über die Welle 17 angetrieben wird. Eine Ankerspannungsklemme der Gleichstrommaschine 11 ist unmittelbar mit der Leitung 14 verbunden, während die andere Ankerspannungsklemmc mit der Ankerklemme der Maschine 12 verbunden ist. Die Ankcrspannungsklemmen können über einen Schalter 18 mit der Leitung 13 verbunden werden. Die andere Ankerklemme der Maschine 12 ist mit der Leitung 14 verbunden. Eine Anschlußklemme der Feldwicklung der Gleich- Strommaschine 11 steht mit einem zwischen der Feld wicklung des Gleichstrommotors 10 und der Steuerungseinrichtung 16 liegenden Punkt in Verbindung. Der andere Anschluß der Feldwicklung ist erst mit der Leitung 13 über eine weitere Steuerungseinrich-

6s tung 19 aus Widerständen verbunden. Ein Anschluß der Feldwicklung der Maschine 12 ist unmittelbar mit der Leitung 13 verbunden, während der andere Anschluß der Feldwicklung mit einem Punkt verbunden

I 763

ist, der zwischen tier Feldwicklung des Gleichstrommotors 10 und der Steuerungseinrichtung 1.6 liegt.

Die Maschine 12 besitzt eine Antriebswelle 20, die mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges gekuppelt ist. Die Wellen 17, 20 können über eine Kupplung 21 miteinander verbunden werden.

Die Arbeitsweise des Antriebes ist folgende: Unter der Annahme, daß das Kraftfahrzeug in Ruhe ist, ist die Kupplung 21 gelöst und der Schalter 18 offen. Die Steuerungseinrichtung 16 ist so eingestellt, daß der maximale Strom durch die Erregerwicklung fließen kann. Die Steuerungseinrichtung 19 ist so eingestellt, daß Strom in der zugehörigen Erregerwicklung minimal ist. Sobald die Leitungen 13, 14 an die Batterie 15 angeschlossen werden, treibt der Gleichfctrummotor 10 die Gleichstrommaschinell an, die »Is Generator arbeitet. Die Gleichstrommaschine 11 versorgt den Gleichstrommotor 12 mit elektrischer Energie. Die Energiezufuhr wird mit eier Steuerungseinrichtung 19 gesteuert. Sobald der Widerstand der Steuerungseinrichtung 19 herabgesetzt wird, steigt der Strom in der Erregerwicklung und infolgedessen die Ausgangsleistung der Gleichstrommaschine 11. Mit zunehmender Energiezufuhr zum Gleichstrommotor 12 steigt die Drehzahl der Welle 20.

Sobald die Steuerungseinrichtung 19 auf maximalen Durchlaß für den Strom in der Erregerwicklung eingestellt ist und der Gleichstrommotor 12 seine maximale Drehzahl erreicnt hat, wird die Kupplung 21 eingeschaltet und der Schalter 18 geschlossen. Von jetzt ab arbeiten alle drei Maschinen 10, 11, 12 als voll im Nebenschluß erregte Motoren. Beim Anschalten der Kupplung 21 wird kein bemerkenswerter Anstieg der Drehzahl auftreten, da alle Maschinen 10, 11, 12 gleich aufgebaut sind. Die Drehzahl der Welle 20 wird beim Zeitpunkt des Einschalten nämlich nur geringfügig unter der Drehzahl der Welle 17 liegen.

Ein weiterer Anstieg der Drehzahl kann mittels der Steuerungseinrichtung 16 durch Herabsetzen des durch die Feldwicklung der drei Maschinen fließenden Stromes erreicht werden. Soll die Welle 20 mit kleiner Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung betrieben werden, dann kann dies durch Umpolen einer Feldwicklung erreicht werden. Wenn aber die Welle 20 mit Vr'!drehzahl in entgegengesetzter Richtung betrieben werden soll, dann müssen sämtliche Feldwicklungen umgepolt werden.

An Stelle der Unipolarmaschinen können auch Maschinen mit gewickeltem Anker verwendet werden. In einem solchen Fall können die Maschinen mit in Reihe geschalteten Wicklungen ausgestattet werden, um eine Lastverteilung zu erreichen, wenn die Maschinen als Motoren arbeiten. Eine solche Anordnung ist bei Unipolarmaschinen wegen des hohen Ankerstromes nicht zweckmäßig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleiehstromgespeistcr Antrieb mit einer umlaufenden elektrischen Gleichstrommaschine, die mechanisch über ihre Welle mit der Welle eines ersten, von einer Gleichstromquelle gespeisten Gleichstrommotors fest gekuppelt ist und deren AnkerspaniHingsklemmen mit den Ankerklemmen eines zweiten Gleichstrommotors, der die Last antreibt, verbunden sind, insbesondere für batteriebetriebene Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung (21) zur mechanischen Verbindung der Wellen (17, 20) der umlaufenden Gleichstrommaschine (U) und des zweiten Gleichstrommotors (12) und ein Schalter (18) zum Anschluß des Ankers der umlaufenden Gleichstrommaschine an die Gleichstromquelle (15) vorgesehen sind.

2. Gleichstromgespeisler Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Gleichstrommaschine (11) und die Gleichstrommotoren (10, 12) Unipolarmaschinen mit Nebenschlußevregung sind.

3. Gleichstromgespeisiur Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Gleichstrommaschine (11) und die Gleichstrommotoren (10, 12) nebenschlußerregte Maschine mit gewickeltem Anker und Reihcnfcldwicklungen sind.

4. Gleichstromgespeistcr Antrieb nach einem der Ansprüche 2 oder .">, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtungen (lü, 19) zur Einstellung der Erregerströme der umlaufenden Gleichstrommaschine (11) und der Gleichstrommotoren (10, 12) vorgesehen sind.