DE235090C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMTg

klasse -£&$= Gruppe l

in PARIS.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883

die Priorität

14. Dezember 1900 für die Ansprüche 1 und 2 auf Grund der Anmeldung in Frankreich vom 6. Mai 1909 anerkannt.

Gegenstand der Erfindung ist eine magnetelektrische Maschine mit Stromwender, die gleichzeitig die Zündung von Explosionsmotoren und die Beschaffung der nach Bedarf geregelten Energie für die elektrische Beleuchtung von Motorfahrzeugen ermöglicht.

Das wesentliche Merkmal der Stromerzeugungsmaschine liegt darin, daß die Erregung, welche von einem Gestell permanenter Magnete geliefert und nach Bedarf durch eine an die Hauptabnehmerbürsten in bekannter Weise angeschlossene Nebenschluß-Erregerwick- ^p lung verstärkt wird, selbsttätig durch eine Kompensations-Nebenschluß wicklung geregelt wird, die zwischen die eine der Hauptabnehmerbürsten und eine Hilfsabnehmerbürste angeschlossen ist, welch letztere an irgendeinem Punkt des Stromwenders anliegt.

Diese Kompensationserregung kann derart bemessen werden, daß die maximale, von der Maschine bei verschiedenen Geschwindigkeiten auszugebende Stromstärke zwischen weit voneinander liegenden Geschwindigkeitsgrenzen . annähernd konstant bleibt. Man kann die Kompensationswicklung jedoch auch so anordnen, daß die elektromotorische Kraft an den Abnehmerbürsten der Maschine ungefähr konstant bleibt. Die Regelung der Maschine kann somit ohne Anwendung von Akkumulatoren und Regelungswiderständen erreicht werden.

Die Zeichnung zeigt die Ausführung der Erfindung an Hand von einigen Beispielen, und zwar ist

Fig. ι die Darstellung der charakteristischen Kurven der Maschine,

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Maschine mit einem besonderen Stromumformer für Wechselstrom, . . . ,

Fig. 3 das Schema einer Stromerzeugungsmaschine für gleichzeitige Motorzündung und Beleuchtung oder Aufladen von Akkumulatoren.

Die Maschine (Fig. 2) besitzt einen Anker für Gleichstrom α mit einem Stromwender b; der Anker bewegt sich in einem zweipoligen Felde, das von den permanenten Magneten c und den Erregerspulen d und e. gebildet wird. Der Gleichstrom, der zur Speisung der Lampen oder zum Laden der Akkumulatoren dient, wird durch die Bürsten f, f¹ in der neutralen Zone des Stromwenders abgenommen, wie bei jeder Maschine für Gleichstrom.

Auf der Zeichnung ist die neutrale Zone

des Stromwenders mit der Achse des Feldes übereinstimmend gedacht, sie kann jedoch ebensogut auch jede andere Richtung entsprechend der Anordnung der Verbindungen zwischen den Stromwenderstegen und Ankerwindungen einnehmen.

Die Speisung des Erregerstromkreises d erfolgt durch Anschluß an die beiden Stromabnehmerbürsten f, f¹, um die Wirkung der permanenten Magnete zu verstärken. Die Speisung der anderen Erregex'spule e erfolgt durch Anschluß an eine der beiden Hauptabnehmerbürsten, z. B. f, einerseits und eine zwischen den beiden Bürsten f, f¹ angeordnete weitere Bürste g, um die Kompensationserregung zu schaffen.

In der Fig. 1 entsprechen die Abszissen der Abwicklung des Stromwenders; die Punkte f, g, f¹ bezeichnen die Stellen der gleichnamigen Abnehmerbürsten. Die Ordinaten der Fig. ι bezeichnen die Potentiale auf dem Stromwender. Die Kurve P stellt die Potentiale dar, die von dem permanenten Magneten und der Erregerspule if herrühren; bekanntlich entspricht ihr positives Maximum der Abnehmerbürste f und ihr negatives Maximum der Bürste f¹ ; der Differenz der Ordinaten in f und f¹ entspricht die elektromotorische Kraft der Maschine bei Leerlauf.

Wenn der äußere Stromkreis geschlossen ist, so fließt ein Strom durch den Anker a, und damit entsteht die sogenannte Ankerrückwirkung. Diese ändert das primäre magnetische Feld und infolgedessen die Verteilung und den Wert der Potentiale auf dem Stromwender. Die Kurve R₁ stellt die so veränderten Potentiale für einen Strom von der Stromstärke I¹ dar, die Kurve R₂ entspricht einem stärkeren Strom P und die Kurve R₃ einem noch stärkeren Strom /³. Man kann diese Kurven als die Resultanten oder algebraischen Summen der Kurve P mit den Kurven A₁, A₂, A₉ ansehen, welche die Potentiale der Ankerrückwirkung allein darstellen. Es ist bekannt, daß die Größe der Ankerrückwirkung etwa proportional der Stromstärke des Ankerstromes _s ist; die Potentiale A₁, A₂, A₃ sind somit auch etwa annähernd proportional dieser Stromstärke.

Nun ist aber die Erregung der Feldspule e proportional der elektromotorischen Kraft zwischen den Klemmen f und g; sie wird dargestellt durch die Differenzen der Ordinaten zwischen dem Punkt p und den Punkten q_lt q_%, q₃, je nachdem die Stromstärke im Anker I¹, P, P ist. Man sieht, daß in dem Maße, wie diese Stromstärke in dem Anker wächst, besagte elektromotorische Kraft abnimmt, gleich Null wird und ihr Vorzeichen ändert.

Bei einer Vermehrung der Geschwindigkeit

2 —

der Maschine strebt auch die Stromstärke im Anker sich zu vergrößern, aber da die Erregung infolge der Kompensationswicklung e schnell abnimmt, verringert sich die gesamte Erregung ebenso rasch, und die Wirkung der Geschwindigkeitsvermehrung wird somit ausgeglichen. Wenn die Ankerrückwirkung be- / deutend und die Kompensationswicklung rieh- / tig berechnet ist, erhält man so einen für die Praxis genügenden Ausgleich, derart, daß die maximale Stromstärke des von der Maschine abgegebenen Stromes selbst für große Geschwindigkeitsänderungen innerhalb sehr enger Grenzen bleibt.

In den Fig. 1 und 2 ist angenommen, daß die Büiste g in der Mitte des Zwischenraumes der Bürsten f, f¹ liegt, sie kann ebensogut auch an irgendeinem anderen Punkt zwischen f und f¹ liegen.

Der Anker (in Fig. 2) ist ferner mit einem Punkt h zwecks Erdschluß an die Maschinenmasse angeschlossen, während der andere diametral gegenüberliegende Punkt i Anschluß an den Leiter / hat, der nach Durchfließen des Primärkreises eines Transformators k gleichfalls Erdschluß an die Masse M hat. In der Praxis kann der Leiter j auch unmittelbar an die Klemmen f, f¹ oder g angeschlossen werden. Der Transformator k ist mit einer Hochspannungswicklung / versehen, ..deren Stromkreis nur dann geschlossen wird, wenn ein vor seinem Ende sich drehendes Eisenstück m den magnetischen Kreislauf schließt. In diesem Augenblick steigt die primäre Feldstärke auf ihren höchsten Wert, und beim Unterbrechen des primären Stromes wird jetzt die sekundäre Spannung ein Maximum. Der Zündungsfunke springt nunmehr in dem Zylinder über, dem er gerade durch einen Verteiler η zugeführt wird, der bei der Darstellung der Fig. 2 die Zündung in vier Zylindern regelt.

Das Eisenstück m schließt den Kreislauf während jedes Umlaufes der Maschine so oft, als es nötig ist, um die erforderlichen Motor-■ Zündungen zu erhalten.

Ein Ausschalter 0 oder ein Selbstunterbrecher kann in der Niederspannungsleitung angebracht werden, um das Anlassen des Motors zu erleichtern.

Wenn bei der Anordnung der Fig. 3 der Umschalter I in der Stellung I' liegt, so wird der Transformator k für die Zündungsfunken durch Anschluß an die Hauptabnehmerbürsten f, f¹ gespeist (auf dem Wege über f¹, r, s, t, k, u, M, Erde, 0, v, f), während die Stromerzeugungsmaschine gleichzeitig auf die Akkumulatoren R oder die Lampen arbeitet (auf dem Wege über f¹, r, R, x, f). Wenn der Umschalter I in der Stellung P liegt, so wird der Transformator k durch Anschluß zwischen

die Bürsten f und g· gespeist (auf dem Wege über g, y, t, k, u, M, Erde, ο, ν, f), und die Akkumulatoren oder Lampen sind ausgeschaltet. In diesem letzten Falle ist der Anker über f¹, r, x, f kurzgeschlossen, und die Differenz der Potentiale zwischen f und f¹ ist gering;. dieser Kurzschluß verursacht eine Ankerrückwirkung, die auf dem Stromwender verhältnismäßig hohe Potentialdifferenzen auf den zwisehen f und f¹ liegenden Punkten, z. B. g, erzeugt. Die Kdmpensationserregung zufolge der Spule e zwischen f und g strebt in dem Maße zu wachsen, wie die Geschwindigkeit steigt, und da sie im umgekehrten Sinne wirkt als die von dem permanenten Magneten c gelieferte Erregung, nimmt die gesamte Erregung in dem Maße ab, wie die Geschwindigkeit zunimmt, so daß die elektromotorische Kraft zwischen f und g ungefähr gleich bleibt.

Dies sichert ein ordnungsmäßiges Wirken der Einrichtung für die Funkenerzeugung, ebensogut als wenn sie von den beiden Bürsten f, f¹ gespeist ist, oder wenn die Spannung durch Akkumulatoren geregelt würde.

Man kann die Wicklung e derart regeln, daß die Stromstärke des Kurzschlusses a, f¹, r, x, f sehr schwach ist, damit der Anker nicht erhitzt wird.

Diese Einrichtung ermöglicht es somit, die Zündung entweder durch die Magnetmaschine oder durch den Akkumulator zu bewirken.

Die Geschwindigkeit des Ankers kann beliebig sein im Vergleich zu der des Explosionsmotors, wenn nur der Stromverteiler und der Unterbrecher mit dem Motor so verbunden sind, daß sie die Zündfunken im richtigen Augenblick richtig verteilen.

Die gleiche Anordnung kann auch für Niederspannungs-Zündapparate verwendet werden, wobei der Transformator k fortfällt.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:

1. Magnet elektrische Maschine für gleichzeitige Lieferung von Zünd- und Lichtstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der permanente Magnet, dessen Feld nach Bedarf durch eine an die Hauptabnehmerbürsten angeschlossene Nebenschluß wicklung in bekannter Weise verstärkt wird, noch eine weitere Nebenschluß-Erregerwicklung erhält, die zwischen eine der Hauptbürsten und eine an beliebiger Stelle des Stromwenders angelegte Hüfsbürste geschaltet ist, so daß die Gesamterregung in dem Maße verringert wird, wie die Geschwindigkeit wächst und die Leistung des Ankers zu wachsen strebt, zum Zwecke, entweder die von der Maschine geleistete maximale Stromstärke bei jeder beliebigen Geschwindigkeit oder die elektromotorische Kraft bei jeder beliebigen Maschinenleistung praktisch konstant zu halten.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Punkte des Ankers der primäre Stromkreis eines Zündtransformators (k) eingeschaltet ist, dessen magnetischer Kreislauf offen ist und periodisch durch ein mit dem Stromverteiler (η) der Hochspannungsleitung synchron laufendes Eisenstück (m) geschlossen wird.

3. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Umschalter (I), durch den die Speisung des Zündtransformators (k) entweder durch die Hauptbürsten (f und f¹) gleichzeitig mit der Speisung der Lampen oder Akkumulatoren durch diese Bürsten oder durch eine der Hauptbürsten (f oder f¹) und eine Hüfsbürste (g) bei gleichzeitigem Kurzschließen der Hauptbürsten ff und f¹) erfolgen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.