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Anlaß-Lichtmaschine für Verbrennungskraftmaschinen, Die Erfindurig
lietrifft eine Anlaß-Lichtmaschine für Verbrennungskraftmaschinen mit j e zwei Wicklungen
von verschiedenen Widerständen im Anker und Feld. Eine derartige Anlaß-Lichtmaschine,
im folgenden Motordynamo genannt, muß zum Anlassen ein hohes Drehmoment entwickeln
und sich nach dein Anspringen der Kraftmaschine schnell erregen, damit sie schon
bei verhältnismäßig niedriger Drehzahl einen zum Aufladen der Batterie genügenden
Strom erzeugt.
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Die Erfindung hat zum Ziel, diese Bedingungen soweit als möglich durch
die elektrischen Verhältnisse zu erfüllen. Zu diesem Zweck ist die Anordnung getroffen,
daß für beide Verwendungszwecke der Motordynamo beide Wicklungen gemeinsam in Tätigkeit
sind mit der Maßgabe, daß die Schaltung beim Anlassen einen neuartigen Verbundmotor
ergibt, der für den in Rede stehenden Zweck Vorteile aufweist, dagegen bei der Stromerzeugung
eine i\Tebenschlußdynamo mit hintereinanderges.chalteten Ankerwicklungen darstellt.
Demgemäß wird beim Anlassen die
Ankerwicklung von geringerem Widerstand
in Reihe finit der Feldwicklung von geringerem Widerstand und mit der Batterie geschaltet,
während die Ankerwicklung von hohem Widerstand zusammen mit der Feldwicklttng von
hohem Widerstand und einem Sclitit-widerstand einen geschlossenen Stromkreis bildet.
Bei der Stromerzeugung dagegen liegen beide Ankerwicklungen hintereinandergeschaltet
an der Batterie, während rlie Feldwicklung finit hohem Widerstand im Nebenschluß
zur Ankerwickltuig mit hohem 1i'iderstand liegt.
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Ini ersten Falle wird für den Motorbetrieb durch gleichzeitige Verwendung
sämtlicher Wicklungen und eines Schutzwiderstandes ein für das Anlassen der Verbrennttngskraftniaschine
besonders geeigneter 'Motor erbalten, der bei geringer Umlaufzahl ein hohes Drehmoment
abgibt. Die in der Airkerwicklung von hohem Widerstand durch das gleichzeitig erregte
llotorfelr1 induzierte elektroniotorische Kraft ruft in der Feldwicklung von hohem
Widerstand einen Strom hervor, der eine heträchtliche Verstärkung des Gesaintfelcles
bewirkt, und dieses wesentlich verstärkte Feld verursacht dann ini "lusammen-,#t
irken mit dein Strom in der Ankerwicklung von geringem Widerstand ein erhöhtes Drehmonient
bei gleichzeitiger Herabsetzung der Umlaufzahl. In Anbetracht der hohen Winriti.igszalil
der Fehlwicklung von hohem Wiflerstand genügt zum Hervorrufen der Verstärkung des
Gesamtfeldes bereits ein sehr geringer Strom. Es ist also auch der Aufwand an Primärstrom,
der ihn durch 'Umforniung erzeugt, gcring, ja es ist, wie die Versuche einwandfrei
ergeben haben, der Wirkungsgrad sogar größer als ohne Einschaltung der Anker- und
Feldwicklungen hohen Widerstandes.
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Als weiterer Vorteil dieser Schaltung ergibt sich der Umstand, daß
die 'Maschine als 'Motor im Leerlauf keine unzulässig hohe Unilaufzahl entwickeln
kann, e-la durch die ü:er die Ankerwicklung von hohem Widerstand geschlossene Feldwicklung
von hohem Widerstand eine finit der Drehzahl der llotorf1S-nanio immer mehr zunehmende
Erregung des Feldes eintritt, wodurch die Drehzahl der Motordynamo l:egrenzt. bleibt.
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Iin zweiten Falle wir-' durch Reihenschaltung der Ankerwicklung von
geringem Widerstand mit der Ankerwicklung von hohem Widerstand die Speisung der
Batterie und rler Stroinabnehiner schon bei einer wesentlich geringeren Drehzahl
erreicht, als dies bei Verwendung der Ankerwicklung von hohem Widerstand allein
möglich wäre.
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Denn durch die zusätzliche Wirksamkeit der Ankerwicklung von geringem
Widerstand wird die Anzahl der die Kraftlinien schneideii.,len Windungen entsprechend
erhöht. Dahei wird die Erregung nur an die Ankerwicklung von hohem Widerstand gelegt,
um beim Gcneratorbetrieb eine möglichst sichere Erregung des Feldes und damit ein
zuverlässiges Einsetzen @ler Ladung zu gewährleisten.
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Infolge der angegebenen Wirkungen der Motordynamo ist: es ermöglicht,
bei kleinen Abmessungen der Maschine und der Batterie völlige Betriebssicherheit
zu erzielen, ferner finit einem Mindestmaß elektrischer Verbindungsleitungen und
nur einem Cliersetztuigsgetriebe und einem Antrieb zwischen 1lotordynamo und Verbrennungskraftrnaschinc
auszukommen. Wird zti letzterem Zweck ein in sich veränderliches Getriebe, beispielsweise
ein Planetenradgetriel,e gewählt, Glas sich durch geringe Abmessungen auszeichnet,
so ergibt sich eine Gesamtanordnung von kleinsten Außenmaßen. Dabei kann die Motor-<Ivnarno@
infolge der günstigen Antriebsverhältnisse mittels nur eines Antriebes an jede Verhrennungskraftmaschine
ohne weiteres angeschlossen, insbesondere in jedes Fahrzeug eingebaut werden.
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Gegenüber einer bekannten Schaltung, bei der zum Anlassen die eine
Ankerwicklung. für den Generatorbetrieb eine zweite Ankerwicklung benutzt wird,
bietet die Erfindung erlieblichu Vorteile. Durch die Ausnutzung beider Ankerwicklungen
für beide Finiktionen wird nicht nur eine wesentliche Kupfer- und Raumersparnis,
sondern auch eire einfachere Schaltungsweise erzielt.
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Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. i ein Grundriß einer
Verbrennnngskraftmaschine mit gier zugehörigen Anlaßvorrichtung und in Abb. 2 ein
Sclialtungsscheina dargestellt.
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Die Verbrennungskraftmaschine a, die Leispielsweise auf dem Ralinien
b eines Kraftwagens angeordnet ist, ist durch ein Kettengetriel.e c o. (-l-l. mit
einer als Anlaßvorrichtung dienenden elektrischen 12aschine d verbniiden. An einer
geeigneten Stelle (los Wagens ist- eine Sammlerbatterie e untergebracht.
Wie sich aus A?:b. i ergibt, befin#let sich zwischen dem Anker der elektrischen
Maschine und der Welle der Z'crl)rennungskraftinaschine nur ein einziges Getriebe
c, welches zweckmäßig in sich veränderlich ist, beispielsweise ein Reibungs- oder
brernshares Planetenrädergetriebe.
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In @ler Darstellung-ler elektrischen Schaltung nach Abb. sin,l die
Wicklung von geringem @@'irlertan@ j ttnd die Wicklung von hohem Widerstand j' (los
Ankers getrennt gezeichnet. Arbeitet der Anker als 'Motor, s.,) verläuft der Strom
von dein -Maschinenrahmen übet- Batterie ", die stark ausgezogene
Leitung
g, die Ankerwicklung von geringem Widerstand f, die Leitung h, einen Schalter
i., eine Leitung k, die Felderregung l von geringem Widerstand und zurück zum Maschinenrahmen.
Außerdem ist die Ankerwicklun- f' von hohem Widerstand über einen Widerstand ia,
eine Leitung o, die Felderrea lug p voll hohem Widerstand und eine Leitung cl geschlossen.
Bei Strombeschickung aus der Batterie erteilen die Wicklung f und die Spule l in
Hintereinanderschaltung dein Anker seinen ersten Drehungsanstoß. Hierbei beginnt
die Wicklung f einen finit der Drehzahl wachsenden Strom in die Feldspule zu liefern.
Es `wird also dann durch die beiden Spulen L und p ein starkes :Magnetfeld erzeugt.
Die feldverstärkende Wirkeng der Anker Wicklung f hat zur Folge, daß die Drehzahl
des Ankers unter gleichzeitiger Erhö llung des Drehmomentes herabgesetzt wird.
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Sobald die V erbrennungskraftmaschine angelaufen ist, wird der Umschalter
i so umgelegt, daß die Leitungen lt. und k unter-Z, werden und der Widerstand
n kurzgeschlossen wird'; die Leitungen m und lt bleiben miteinander verbunden. Nun
arlleitet die Maschine als Stromerzeugerin. Der Hauptstrom verläuft dann vom Maschinenrahmen
über eine Leitung s, in welche eine Stromreglerwicklung r eingeschaltet ist, die
Ankerwicklung f, die Leitung ml , die Leitung Ir, die Ankerwicklung
f, die Leitung g, (lie Batterie e und zurück zum XTaschinenrahmen. Zur Erzeugung
der Ladespannung wer,len mithin beide Ankerwicklungen f und f' nutzbar gemacht.
Der Erregerstrom fließt dann durch die Stromerzeugerwicklung f' in derselben Richtung
wie vorher. Er gellt über die Leitung m , den Schalter i, die Leitung o, die Feldspule
p, die Leitung q und zurück zur Wicklung f l.
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In der Leitung s liegt zweckmäßig ein selbsttätiger oder von Hand.
bedienter Schalter t, der bei Stillstand der Verurennungshraftmascliine zum Ausschalten
der Dynamo #lient, um einen unbeabsichtigtenMotorbetrieb ,ler Dynamo zu vermeiden.
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All die Batterie e kann in bekannter Weise über Leitung es eine Lichtleitung
mittels Schalter v angeschlossen werden. Außerdem können noch alle sonstigen elektrischen
Nebenapparate von der Batterie aus gespeist werden.
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Der zwischen der Leitung o und der Alikerwicklung f eingeschaltete
Schutzwiderstand n hat den Zweck, beim Motorbetrieb ein übermäßiges Ansteigen der
Spannung in der Erregerwicklung p zu verhüten. Durch geeignete Wahl der Größe dieses
Widerstandes kann die Drehzahl .des Motors beeinflußt werden. Dabei ist im Erregerstromkreis
nur das Bürstenpaar des Ankers f' der Maschine eingeschaltet. Deshalb sind die übergangswiderstände
auf das geringste Maß beschränkt, und ist eine frühe Erregung gesichert. Nicht in
den Erregerstromkreis liegen die Bürsten des Ankers f, die durch die hohen Ankerstromstärken
heim Anlaßvorgang überlastet sind und leicht zu vorübergehenden Kontaktstörungen
Anlaß geben, welche zwar den Stromfluß beim Anlassen nicht wesentlich behindern,
die Selbsterregung jedoch eniptindlich sturen könnten.
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Die neue Schaltung gewährt noch den Vorteil, daß man mit nur einem
einzigen mechanischen Übersetzungsgetriebe auskommen kann. Bei den bekannten Anlaßvorrichtungen
ist eine hohe Übersetzung erforderlich, ge-"vöhnlich i : 2o bis r : 30, deshalb
fallen die Lbersetzungsgetriebe verhältnismäßig groß aus und lassen sich schwer
mit der Motordynamo zu einem gedrungenen Bau vereinigen. Infolge der beschriebenen
Schaltung läßt sich die Drehzahl des Ankers beim Motor l;etrieb auf etwa ein Drittel
der Drehzahl der bekannten Maschinen herabsetzen, wodurch die Verwendung eines in
sich veränderlichen Getriebes etwa vom Übersetzungsverhältnis i : 6 und von so kleinen
Abmessungen ermöglicht ist, daß es sich in das Gehäuse der Motordynamo einfügen
läßt. Dadurch erhält die ganze Maschine kleine Abmessungen und ist ein zylindrischer
Körper, der sich im Kraftwagen an jeder Stelle leicht unterbringen läßt.