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Mit einer Akkumulatorenbatterie parallel arbeitender Stromerzeuger
mit veränderlicher Geschwindigkeit und einer oder mehreren Hilfsbürsten. Die Erfindung
betrifft mit Akkumulatoren parallel arbeitende Stromerzeuger mit veränderlicher
Geschwindigkeit, wie sie allgemein für Zugbeleuchtung und ähnliche Zwecke verwendet
werden und bei denen eine oder mehrere Hilfsbürsten für die Beeinflussung des Feldmagnetstromkreises
zur selbsttätigen Regelung vorgesehen sind, wie z. B.. der Patentschrift 195118.
° Die Erfindung bezweckt den wirksamen Einfluß der Hilfsbürste oder Hilfsbürsten
auf die selbsttätigen Regelungseigenschaften derartiger Stromerzeuger zu erhöhen,
wobei die E. M. K. und der Strom bei jeder Umlaufgeschwindigkeit besser konstant
gehalten wird, als es bisher möglich war.
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Um das zu erreichen, wird gemäß der Erfindung die Polbogenlänge beträchtlich
verringert und damit auch der Bereich des vom Pol zum Anker übergehenden Kraftlinienflusses,
indem die üblichen Polschuhe ganz fortgelassen werden, so daß der Polquerschnitt
in der Nähe des Ankers auf den Querschnitt des Kernes verkleinert ist. Die Magnetkerne
erhalten zweckmäßig einen derartigen Querschnitt, daß sie möglichst wirksame Pole
bilden; beispielsweise wird der Kernquerschnitt elliptisch ausgeführt, oder in Form
einer Ellipse mit abgeschnittenen Enden öder einer Raute oder eines Doppel-V, wobei
die Enden gleichfalls abgeschnitten sein können. Auf diese Weise wird infolge der
geringeren Verdrehung des Kraftlinienfeldes ein bedeutend größerer wirksamer Bürstenvoreilwinkel
ermöglicht, als mit Polschuhen gewöhnlicher Form erreichbar ist.
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Auf den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
verananschaulicht. Es bedeuten Fig. i teilweise im Schnitt die halbschematische
Ansicht eines zweipoligen Stromerzeugers gemäß der Erfindung mit zwei Hilfsbürsten
im Feldstromkreis, Fig. a eine Ansicht ähnlich Fig. i mit nur einer Hilfsbürste,
Fig. 3 verschiedene Querschnittsformen der Polkerne, Fig. q. und 5 einige vergleichende
Leistungskurven.
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a bezeichnet den Anker des Stromerzeugers, b den Kommutator desselben,
c, cl die Feldmagnete und. Pole und d den Maschinenkörper oder das Joch. e, e1 sind
die Hauptbürsten, die den äußeren Stromkreis durch die Leiter f, f
l- mit Strom versorgen. x -y ist die normale Mittellinie oder Achse des magnetischen
Kraftlinienflusses, die mit der Mittellinie der Pole c, cl- zusammenfällt. Die
strichpunktierten
Linien in Fig. i deuten die Ausdehnung des üblichen Polbogens von 70 Prozent
an.
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Bei der in Fig. i gezeigten Anordnung sind zwei einander entsprechende
Hilfsbürsten g, g1 verwendet, die mitten zwischen den Hauptbürsten e, e1 stehen,
denen ebenso wie den Hilfsbürsten in der durch den Pfeil bezeichneten Ankerumlaufrichtung
eine Voreilung gewisser Größe gegeben wird.
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Die Feldmagnete oder Pole c, cl haben einen wie oben beschriebenen
Querschnitt, so daß sie wirksame Polstücke bilden. In Fig. 3 sind vier besonders
zweckmäßige Gebrauchsformen veranschaulicht; der Querschnitt h besteht in
einer Ellipse, die in i reit abgeschnittenen Enden ausgebildet ist; j ist
ein Querschnitt von Doppel-V- oder Rauten-Form und k eine gleiche mit abgeschnittenen
Enden.
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Natürlich sind noch andere ähnliche Formen mit gleichfalls gutem Erfolge
verwendbar.
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Bei den in vorstehend geschilderter Weise gebauten Maschinen wird
ein wesentlicher Fortschritt sowohl hinsichtlich der Leistung als auch der Eigenschaften
der selbsttätigen Regelung im Vergleich zu den üblicheren Ausführungsformen erzielt,
bei denen für gewöhnlich Polschuhe verwendet werden und der Polbogen etwa
70 Prozent der Polleitung bzw. der auf dem Umfang gemessenen Entfernung zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Polmitten beträgt.
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_ Bekanntlich. erleidet bei der Belastung eines Stromerzeugers der
magnetische Kraftlinienfluß infolge der Ankerrückwirkung eine Verdrehung, so daß
seine Mittellinie, die bei unbelasteter Maschine gewöhnlich mit der Polmittellinie
zusammenfällt, in der Ankerumlaufrichtung verschoben wird.
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Durch die Verkleinerung der Polbogengröße und des entstehenden magnetischen
Kraftlinienbündels infolge der beschriebenen Ausführungsform wird zunächst erreicht;
daß die Verschiebung der Mittellinie des magnetischen Kraftflusses auf einen engeren
Bereich beschränkt- und begrenzt bleibt und ferner, daß auf Grund dieser Abgrenzung
der oder den Hilfsbürsten eine größere wirksame Voreilung in der Umlaufrichtung
gegeben werden kann.
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Die Stärke des zusätzlichen Stromes oder der zusätzlichen E. M. K.,
die durch die Hilfsbürste oder Hilfsbürsten bei Einschaltung zwischen den Hauptbürsten
und der Nebenschlußfeldwicklung gemäß den Zeichnungen geliefert wird, hängt bekanntlich
von dem Winkel oder der »Voreilung« in der Umlaufrichtung von der Linie durch die
Mitte der i Polstücke aus geniessen ab und dadurch,-daß ' man der oder den Milfsbürsten.
eine tatsächliehe gewisse »Voreilung« gibt, wird erreicht, daß beim Anlaufen der
Maschine und beim Beginn der Erregung die Hilfsbürste oder Hilfsbürsten die Felderzeugung
unterstützen; diese felderzeugende Zusatzwirkung wird aber gleich Null, wenn mit
zunehmender Feldverdrehung die Achse des magnetischen Kraftflusses mit der oder
den Hilfsbürsten zusammenfällt; sie kann sogar einen negativen Wert annehmen, wenn
die Achse noch weiter verschoben wird.
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Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Achse des magnetischen
Kraftflusses sich nicht sehr weit verschieben kann, nimmt daher die E. M.. K. der
mit einer gewissen Voreilung versehenen Hilfsbürste oder Hilfsbürsten zwar allmählich
im Verhältnis zu der Vergrößerung von Belastung und Geschwindigkeit ab, erreicht
aber nicht so früh oder überhaupt nicht den Nullwert, mit anderen Worten, es wird
eine größere wirksame Voreilung in der Umlaufrichtung und eine dauernde wenn auch
abnehmende Feldverstärkung erzielt.
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Zugleich mit der Verkleinerung des Polbogens kann man also der Hilfsbürste
oder den Hilfsbürsten eine verhältnismäßig noch größere tatsächliche Voreilung zur
Polachse geben als den Hauptbürsten; beispielsweise kann die Hilfsbürste oder können
die Hilfsbürsten bei einer zweipoligen Maschine nicht nur hinter oder auf,. sondern
sogar vorzugsweise noch vor einer rechtwinklig zu den Hauptbürsten liegenden Geraden
stehen. Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 2, in der der Stromerzeuger mit nur
einer Hilfsbürste g1 versehen ist, die aber noch eine verhältnismäßig größere Voreilung
hat als oben er- ; wähnt.
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Wie bereits dargelegt, weist ein in der beschriebenen Weise ausgeführter
Stromerzeuger als Kennzeichen eine wesentlich größere Leistungsfähigkeit auf, als
ähnliche Maschinen , der bisher allgemein üblichem Bauart. Die mit der Maschine
erreichbare höhere Leistung gestattet sogar für das Joch und die Pole das bedeutend
weniger für Kraftlinien durchlässige Gußeisen zu verwenden und noch eine größere
Leistungsfähigkeit zu erzielen als bei einer Maschine der üblichen Bauart und gleichen
Größe mit Joch und Polen aus dem durchlässigeren Gußstahl. überdies wird gleichfalls
der Vorteil gewahrt, daß die Pole mit dem Joch in einem Stück gegossen werden können.
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Fig. 4 zeigt die Spannungs- und . Stromkurven von zwei fast gleichgroßen
Zugbeleuchtungsmaschinen, und zwar Kurven A für eine solche gemäß den früheren Patenten
des Erfinders mit Joch und Polen aus Gußstahl,
Während die Kurven
.B die Leistung einer Maschine von derselben Größe aus Gußeisen und mit verkleinertem
Polbogen angibt, bei der aber trotz der absichtlichen Beschränkung die Leistung
noch ganz erheblich größer ist als bei A.
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Die mit C bezeichneten Kurven sind von derselben Maschine abgenommen,
aber bei größerer Voreilung der Hilfsbürsten, und zeigen die bedeutend erhöhte Leistung,
die man dadurch erreicht. Man kann also mittels der neuen Bauart bei Stromerzeugern
jede beliebige Form der Stromkurve innerhalb der' Grenzen zwischen der hoch ansteigenden
Kurve C und der tiefer verlaufenden Kurve B durch entsprechende wechselnde Einstellung
der Hilfsbürstenvoreilung erzielen.
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Fig. 5 zeigt Vergleichskurven für eine kleinere Maschine; A ist die
Kurve bei Herstellung aus Gußstahl mit dem üblichen Polbogen B aus Gußeisen mit
verkleinertem Polbogen, wobei. ,die Hilfsbürsten so gestellt sind, daß sich nach
Erreichen des Höchstwertes eine praktisch gleichmäßige bzw. geradlinige Stromkurve
oder auch eine konstante Leistung ergibt.
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Außer der bisher beschriebenen und dargestellten besonderen Anordnung
der Hilfsbürsten sind gemäß der Erfindung natürlich auch noch andere möglich. So
kann beispielsweise der Felderregerstrom in bekannter Weise ganz von den Hilfsbürsten
abgenommen werden oder teilweise aber unabhängig von den Hauptbürsten oder auch
von einer fremden Stromquelle, etwa einer Akkumulatorenbatterie, und zum Teil von
.der oder den Hilfsbürsten. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung ebenso wie
für den beschriebenen zweipoligen Stromerzeuger gleichfalls für eine Maschine mit
vier oder mehreren Polen anwenden.
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Die neue Maschine ist in Verbindung mit Akkumulatoren besonders für
die Beleuchtung von Fahrzeugen, wie Motorwagen, Eisenbahnzügen u. dgl., geeignet,
kann aber auch den verschiedensten anderen Zwecken dienen, bei denen ein selbsttätiger
Ausgleich von wechselnder Belastung und Geschwindigkeit erforderlich ist, ohne daß
ihr Verwendungsgebiet damit erschöpft wäre.