DE642748C - Fahrzeugantrieb mit Brennkraftmaschine und elektrischer UEbertragung - Google Patents

Description

Brennkraftmaschinen, arbeiten bekanntlich nur innerhalb eines bestimmten Drehzahlbereiches' mit ihrem besten Wirkungsgrad. Man ist infolgedessen stets bestrebt, die Leistung von Brennkraftmaschinen möglichst gleichbleibend zu "halten. Bei Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen und elektrischer Übertragung war eine volle Ausnutzung der Leistung der Brennkraftmaschine bei allen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges nicht -möglich. Bei steigendem Strombedarf des Antriebes sinkt die Drehzahl der Brennkraftmaschine, so daß auch ihre Leistung vermindert wird.

Die Lösung der Aufgabe, auch bei schwankender Belastung stets mit dem Höchstwert des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine zu arbeiten, ist bereits verschiedentlich in Angriff genommen worden. Man hat in diesem Bestreben versucht, die Charakteristik des Häuptgenerators dadurch zu beeinflussen, daß man zwei auf einer Welle sitzende und von einem Hilfsverbrennungsmotor angetriebene Erregermaschinen vorgesehen hat, die in Reihe geschaltet sind und von denen eine mit einer Gegenverbundwicklung versehen ist. Weiterhin hat man den Weg eingeschlagen, die Kennlinie des Haxrptgenerators durch Strom- oder Spannungsrelais zu beeinflussen, die bei bestimmten Stromstärken oder Spannungen den Widerstand im Erregerstrom kreis des Generators vergrößern oder vermindern. Diese Lösungen sind jedoch sehr unvollkommen,· denn sie haben entweder den Nachteil, daß mehrere Erregermaschinen nebst einer Antriebsmaschine notwendig sind oder daß 'die erstrebte Hyperbelcharakteristik des Hauptgenerators nur in einzelnen Punkten oder ganz engen Bereichen tatsächlich erreicht· wird.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und bezweckt eine solche Durchbildung des Hauptgenerators-, daß der Verlauf der Spannungsstromkennlinie im mittleren Arbeitsbereich hyperbolisch ist. Dies wird erfindungsgemäß 'dadurch erreicht, daß der Hauptgenerator mit Spaltpolen ausgerüstet wird, bei denen der eine Teilpol eine eigenerregte und eine Verbundwicklung trägt, während der andere Teilpol eine eigenerregte und eine Gegenverbundwicklung besitzt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Pole in Richtung des Ankerumfanges oder in Richtung der Achse geteilt sind.

Die Verwendung von Spaltpolmaschinen an sich ist bekannt, jedoch beschränkt sich die bisherige Anwendung dieser Maschinen auf die Verwendung als Erregermaschinen für Generatoren, die mit konstantem Strom arbeiten sollen. Dadurch wird bezweckt, bei plötzlichen Änderungen der Belastung des Hauptgenerators die Erregung augenblicklich

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr-Ing, Hans Koeppen in Berlin-Friedenau,

so weit zu beeinflussen, daß die Stromstärke des Hauptgenerators gleichbleibt.

Auch ist bereits vorgeschlagen worden, die Erregermaschine mit Spaltpolen zwecks Er S zielung einer idealen Schaulinie zu versehen während zum gleichen Zwecke beim Erfindungsgegenstand der Generator in dieser Weise ausgebildet wird.

Bei der Erfindung handelt es sich um die to Erzielung einer bestimmten Stromspannungscharakteristik, die einen solchen Verlauf haben soll, daß die Belastung der den Hauptgenerator antreibenden Brennkraftmaschine über einen möglichst großen Arbeitsbereich unverändert bleibt. Die Lösung dieser Aufgabe wird auf eine sehr einfache und vollkommene Weise, insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher Schalt- oder Regelapparate, erzielt. Außerdem fällt die bei den bekannten Schaltungen erforderliche Erregermaschine oder Erregerbatterie fort, wodurch die ganze Kraftanlage weitgehendst vereinfacht und verbilligt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Abb. ι zeigt schematisch einen zweipoligen

Hauptgenerator mit in Richtung des Anker-

* umfanges geteilten Polen, der zwei Motoren antreibt.

Abb. 2 zeigt ebenfalls einen zweipoligen Hauptgenerator, jedoch mit axial geteilten Polen.

Abb. 3 zeigt ein Schaltschema für den Hauptgenerator nach Abb. 1 und 2. Abb. 4 zeigt die Entstehung der hyperbolischen Spannungslinie des Hauptgenerators gemäß der Erfindung.

Bei dem Hauptgenerator nach Abb. 1 besteht der 'eine Pol aus den Teilen i^a und i^b, der zweite aus den Teilen 2^a und %^b. Die Teile i^a und 2^a sind die Hauptpole, während die Teile i^b und 2^b die Zusatzpole sind. Gemäß Abb. 3 sind die Wicklungen 7 und 8 (7^a, 7^b und 8«, 8^δ in Abb. 1 und 2) in Reihe geschaltete Nebenschlußwicklungen der beiden Pole. Diese Wicklungen sind an den Bürsten 3 des Ankers 4 angeschlossen. Die Wicklungen 9 und 10 (bzw. 9°, g^b und io^a, 10*) der Pole sind vom Hauptstrom durchflössen. Die Nebenschlußwicklungen 7 und 8 sind in vier in Reihe geschaltete Teile 7", S^a, 7^b, S^b unterteilt, die sich auf die beiden Haupt- und Zusatzpole verteilen.

Die Hauptstromwicklungen 9 und 10 verteilen sich auf die Hauptpole i^a und 2« als Verbundwicklungen ψ und g^b und auf die Zusatzpole i⁶ und 2^b als Gegen verb undwicklungen der Polteile i^a und i^a im gleichen Sinne wie die Nebenschlußwicklungen 7" und 7^Ä, während die Gegenverbundwicklungen der Polteile i^b und 2¹' im entgegengesetzten Sinne zu den Nebenschlußwicklungen 8^a und 8^b wirken. Die von dem Hauptgenerator angetriebenen Fahrmotoren sind mit 5 in Abb. 1 bezeichnet. Die Pole dieses Hauptgenerators . sind in Richtung des Ankerumfanges aufgeteilt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 sind die Pole in axialer Richtung aufgeteilt. Die entsprechenden Teile sind mit den gleieben Bezugszeichen versehen. 6 ist die Brennkraftmaschine.

Abb. 4 zeigt im oberen rechten Quadranten α die Spannungslinie bei verschiedenen Stromstärken des Hauptgenerators, und zwar bei o, i, 2, 3 und 4 Amp., wie sie von den Hauptpolen i^a und 2° erzeugt werden. Im rechten unteren Quadranten b ist die Spannungslinie aufgetragen, die von den Zusatzpolen i^b und 2* erzeugt wird. Im linken oberen Quadranten c ist die Spannungslinie des Hauptgenerators in Abhängigkeit von den Strömen o, 1, 2, 3, 4 Amp. veranschaulicht. Die Linie IaJ zeigt die Spannungslinie, die entstehen würde, wenn nur die Polteile i" und 2" auf den Anker 4 des Hauptgenerators einwirken würden. Die Spannungslinie e entsteht durch die gemeinsame Wirkung der Polteile i°, 2° und i^b, 2*. Diese Kennlinien entstehen auf folgende Weise:

Würde der Hauptgenerator ein reiner Nebenschlußgenerator sein, so würde die zugehörige Spannungslinie nach der Linie / verlaufen. Diese Spannungslinie läßt sich leicht aus den Spannungslinien des Hauptgenerators bei den verschiedenen Stromstärken aufzeichnen. Die Linie g im Quadranten α schneidet die Spannungslinien des Hauptgenerators an verschiedenen Punkten. Diese Punkte stellen die Punkte der Spannungslinie/ im Quadrantenc dar, da hierbei eine Proportionalität zwischen der Generatorspannung und dem Strom im Nebenschlußfeld des Hauptgenerators besteht. Durch Aufbringung einer Verbundwicklung wird die Wirkung der Nebenschlußwicklung verstärkt, so daß beispielsweise bei einem Generatorstrom IV eine zusätzliche Wirkung von h Amp.-Windungen hinzukommt. Ein derartiger eigenerregter Generator mit Verbundwicklung würde eine Spannungslinie/ in Abhängigkeit von den Amp.-Windungen ergeben. Die zugehörige Spannungslinie in Abhängigkeit vom Generatorstrom wird durch die bereits erwähnte Linie d im Quadranten c dargestellt. «5

Gemäß der Erfindung tritt zu dieser Wirkung der Eigenerregung und der Verbundwicklung der Polteile i^a und z" noch die Wirkung der Polteile i⁶ und τΡ hinzu. Beispielsweise beträgt bei 1 Amp. die Wirkung der Nebenschlußwicklung 7°, 7^b auf den Polteilen I" und 2^a t Amp.-Windungen, während die

Verbundwicklung g^a, g^b k Amp.-Windungen beisteuert. Durch diese beiden Wicklungen würde z. B. eine Generatorspannung von etwa 63 o/o erreicht werden. Da durch die Nebenschlußwicklungen 8° und 8* der gleiche Strom fließt wie durch die Wicklungen 7" und J^b, so muß zwischen der Generatorspannung und diesem Nebenschlußstrom eine Proportionalität vorhanden sein, d.h. der Spannungspunkt m

ίο muß auf der Proportionalitätsgeraden g liegen. Dies ist möglich, wenn die Polteile i^b und 2^δ durch die Gegenverbundwicklung io^c und ι o⁶ eine derartige Spannung erzeugen, daß sie bei Zusammenwirken mit der obigen 630/oigen Generatorspannung die Spannung m ergibt. Die Gegenamp.-Windungen, beispielsweise bei 1 Amp., sind im Quadranten & eingetragen worden. Die von den PoI-teilen i^b und 2⁶ erzeugte Spannung ist negativ und gleich n. Diese Spannung ti wirkt der durch die Polteüe i", 2° erzeugten Generatorspannung von 63 o/o entgegen, so daß der Hauptgenerator bei 1 Amp. eine Spannung m abgibt.

In gleicher Weise können die Spannungspunkte für die Stromstärken II, III, IV ermittelt werden. Auch hier liegen wiederum die durch die Wirkung der Nebenschluß wicklungen erzeugten Spannungen auf der Pr ο portionalitätsgeraden g. . Beispielsweise beträgt die Spannung für 2 Amp. ο Volt, während die Spannung für 3 Amp. ρ Volt beträgt. Die von den Polteilen i^b und 2^& erzeugten-negativen Zusatzspannungen betragen q und /¹VoIt.

Bei ο Amp.-Generatorstrom sind die Wirkungen der Verbundwicklungen ψ und g^b und der Gegenverbundwicklungen 10^s und io⁶ aufgehoben. Die hierbei von den Polteilen i^aund2^a erzeugte Spannung beträgt sVolt, die von den Polteilen i⁶ und 2^b erzeugte Spannung ^VoIt, so daß bei ο Amp.-Generatorstrom eine Gesamtspannung von α Volt erzeugt wird. Hieraus folgt, daß eine derartige Maschine im Hauptarbeitsbereich, d. h. etwa zwischen I und IV, eine auf den o-Punkt bezogene konvexe Generatorspannungslinie erzeugt.

Man kann auch an Stelle der Verbundwicklungen auf den Polen i« und 2« eine fremdgespeiste Reizwicklung aufbringen, die bei Anfahren die Nebenschlußwicklungen 7^a und 7^δ unterstützen, so daß der Aufbau des Feldes gewährleistet ist und somit die jetzt als reine Nebenschlußmaschine arbeitenden Polteile i" und 2° stabil macht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fahrzeugantrieb mit Brennkraftmaschine und elektrischer Übertragung mit angenähert hyperbolischem Verlauf der Spannungsstromkennlinie im mittleren Arbeitsbereich zwecks gleichbleibender und voller Ausnutzung der Brennkraftmaschinenleistung, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil jedes Poles des als Spaltpolmas'cnine ausgeführten Hauptgenerators eine eigen- oder fremderregte und eine Verbundwicklung, der andere Polteil eine eigen- oder fremderregte und eine Gegenverbundwicklung besitzt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole in Richtung des Ankerumfanges geteilt sind.

3. Antrieb nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole in Richtung der Achse geteilt sind.

4. Antrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundwicklung während der Anfahrt des Fahrzeuges durch eine Reizwicklung ersetzt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen