DE1563106C3 - Gleichstrom-Anlasser-Generator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Anlasser-Generator nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs.

Ein solcher Anlasser-Generator ist bekannt durch die GB-PS 7 01 121 oder durch das JA-Gbm 16 938/1964. Dort ist zum Laden einer Bleibatterie ein Spannungsregler zur Verhinderung einer Batterieüberladung vorgesehen. Ein derartiger Regler ist teuer und nicht wartungsfrei.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gleichstrom-Anlasser-Generator zu schaffen, der beim Generatörbetrieb ohne einen Spannungsregler den abgegebenen Strom auf ein vorgesehenes Niveau begrenzt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Der Vorteil der Erfindung liegt einmal in dem einfacheren, billigeren und betriebssichereren Aufbau der Anlage und darin, daß unmittelbar nach dem Anlassen des Verbrennungsmotors die der Batterie entnommene Energie mit hohem Ladestrom wieder zugeführt wird. Bis zum Erreichen der Betriebstemperatur der Nebenschlußfeldwicklung nimmt die Ladestromstärke auf einen dann konstant bleibenden Wert ab, bei dem ein Überladen der Batterie vermieden ist.

Grundsätzlich tritt diese Wirkung auch dann ein, wenn der Anlasser-Generator im Motorbetrieb für einen anderen Zweck als das Anlassen einer Brennkraftmaschine verwendet wird.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar ist

F i g. 1 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Gleichstrom-Anlasser-Generator mit abgenommenem Deckel,

F i g. 2 ein Schaltbild des beim erfindungsgemäßen Generator verwendeten elektrischen Stromkreises,

F i g. 3 eine graphische Darstellung, in der der Anfangsausgangsstrom über der Drehzahl unmittelbar nach dem Anlassen der Maschine aufgetragen ist, und

F i g. 4 eine graphische Darstellung, in der der Ausgangsstrom über der Betriebszeit aufgetragen ist.

Der in F i g. 1 in einer Draufsicht dargestellte Anlasser-Generator 11 ist mit den üblichen, in Bürstenhaltern 71 liegenden Bürsten 70a und 70b versehen, die einen Kontakt mit dem Kommutator 59 herstellen können. Die Bürsten sind an der Bürstenplatte 73 befestigt, die etwa durch nicht dargestellte Schrauben mit der Oberseite des Generatorgehäuses verbunden sein kann.

Von der Bürstenplatte aus ragen mehrere an ihr befestigte Stützpfosten nach oben, an denen eine Diodenkühlfläche 76 durch Schrauben 77 angebracht ist. Auf der Kühlfläche ist eine Sperrdiode 79 befestigt.

Die ganze Vorrichtung kann mit einem Deckel versehen sein, der nicht dargestellt ist. Ein elektromagnetischer Anlasserschalter 80 ist durch einen Bügel 81 mit Schrauben 82 mit dem Generatorgehäuse verbunden.

Nach F i g. 2 liegt die Bürste 70a über einen Draht 85 an Masse 84. Ein Pol der Batterie 86 ist durch einen Draht 87 mit einem Draht 85 verbunden.

Ein Ende der Reihenschlußfeldwicklung ist durch einen Draht 88 mit der Bürste 706 verbunden, während das andere Ende der Reihenschlußfeldwicklung über einen Draht 89 mit einem festen Kontaktstück 90 des elektromagnetischen Anlasserschalters 80 verbunden ist. Ein Ende der Nebenschlußfeldwicklung ist durch einen Draht 91 mit dem Draht 85 verbunden und ihr anderes Ende ist durch einen Draht 92 mit dem Draht 89 verbunden. Diese Anordnung ist eine bekannte Anschlußart für Doppelschlußgeneratoren. Der andere Pol der Batterie 86 steht über einen Draht 94 mit dem anderen festen Kontaktstück 95 des Anlasserschalters 80 in Verbindung. Eine Sperrdiode 79 ist über einen Draht 96 an den Draht 92 und über einen Draht 97 an den Draht 94 angeschlossen.

Der Anlasserschalter 80 besitzt ein bewegliches Kontaktstück 99, das von einem Elektromagneten 100 betätigt wird. Der Elektromagnet ist seinerseits mit einem Anker 101 versehen, an dem das bewegliche Kontaktstück 99 befestigt ist. Eine Zugspule 102 betätigt den Anker. Ein Ende der Zugspule 102 ist durch einen Draht 103 mit dem von der Batterie kommenden Draht 94 verbunden, während das andere Ende der Zugspule 102 durch einen Draht 104 mit einem festen Kontaktstück 105 eines Handsteuer-Schalters 106 verbunden ist. Der Schalter 106 besitzt ein bewegliches Kontaktstück 107, das durch einen Draht 108 an Masse 109 liegt. Der Draht 104 ist somit mit dem beweglichen Kontaktstück 107 und der Draht 108 mit dem festen Kontaktstück 105 verbunden, wenn der Schalter 106 geschlossen ist.

Für die Feldwicklungen stehen sechs Pole zur Verfügung. Die Nebenschlußfeldwicklung besitzt pro Polstück 125 Windungen. Für die Nebenschlußfeldwicklung ist ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,64 Millimeter verwendet.

Wenn die Brennkraftmaschine mit der der Anlasser-Generator zusammenarbeitet, angelassen werden soll, wird der Handsteuer-Schalter 106 geschlossen, wodurch die Zugspule 102 erregt wird, die darauf den Anker 101 nach unten zieht. Durch diese Bewegung des Ankers überbrückt das bewegliche Kontaktstück 99 des Anlasserschalters die festen Kontaktstücke 90 und 95, wodurch der Anlasser-Generator als Motor arbeitet und die Brennkraftmaschine dreht und startet. Bei öffnen des Handsteuer-Schalters 106 wird die Erregung des Elektromagneten 100 unterbrochen, und das bewegliche Kontaktstück 99 entfernt sich von den festen

Kontaktstücken 90 und 95, wodurch der Anlasserschalter 80 geöffnet wird. Nun beginnt die Generatorwirkung des Anlasser-Generators 11, der der Batterie 86 über die jeweiligen Verbindungsleitungen Strom zuführt. Die Sperrdiode 79 ermöglicht ein Fließen von Strom vom Anlasser-Generator zur Batterie, sie verhindert aber einen umgekehrten Stromfluß von der Batterie zum Anlasser-Generator. Der Anlasserschalter 80 ist dabei geöffnet, so daß der Strom von der Batterie über den Draht 94, den Anlasserschalter 80 und den Draht 89 nicht zum Anlasser-Generator fließen kann.

In F i g. 3 gibt die Kurve 120 den Ausgangsstrom eines herkömmlichen Generators an, während die Kurve 121 die Beziehung zwischen Ladestrom und Drehzahl, d. h. also den Ausgangsstrom eines Generators, entsprechend der Erfindung angibt. Die Brennkraftmaschine wird mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl von 6000 Umdrehungen pro Minute betrieben.

Bei der Ladestromkennlinie 120 wirken die von der Reihen- und Nebenschlußfeldwicklung erzeugten Magnetfeldkräfte in entgegengesetzter Richtung auf den Anker ein, wenn durch den Ankerkreis Ladestrom fließt. Die Gegenwirkung des Reihenschlußfeldes zum Nebenschlußfeld ist dem Ladestrom proportional. Wenn kein Strom fließt, tritt wenig Gegenwirkung vom Reihenschlußfeld auf, aber mit zunehmendem Ladestrom wirkt das Reihenschlußfeld dem Nebenschlußfeld in steigendem Maße entgegen, wodurch die Kennlinie des Ladestroms über der Ankerdrehzahl flacher verläuft und schließlich etwa konstant bleibt. .

Die Rückstromsperre ist durch die Diode 79 gebildet, die in Serie mit solcher Polung zum Ladestromkreis geschaltet ist, daß Ladestrom in die Batterie fließen kann, wenn die Generatorspannung höher als die Batteriespannung ist, und daß der Stromfluß von der Batterie zum Generator unterbrochen wird, wenn die Generatorspannung niedriger als die Batteriespannung ist.

Die Kurve 122 in F i g. 4 zeigt, wie sich der Ladestrom mit der Zeit auf einen vorbestimmten Wert erniedrigt. Dies tritt dann ein, wenn die vom Nebenschlußstrom hervorgerufene Erwärmung des Nebenschlußfeldes den Wicklungswiderstand (Temperaturkoeffizient des Widerstandes von Kupfer) vergrößert, was eine Verminderung des Nebenschlußstroms zur Folge hat. Die Temperatur-Strom-Stabilisierung der Nebenschlußfeldwicklung wird von der Auswahl der Windungszahl und der Drahtstärke bestimmt und bestimmt ihrerseits die Verminderung des Ladestroms. Für unterschiedliche Leistungen von Anlasser-Generatoren bestimmen die Nebenschlußfeldwicklungsparameter, die Wärmeströmungswege zu den Polstücken, die Jochabschnitte und die Umgebungstemperatur die Stabilisationstemperatur der Nebenschlußfeldwicklung.

Der höhere Ladestrom unmittelbar nach dem Start ist vorteilhaft, weil er die der Batterie entnommene Anlaßenergie schnell ersetzt. Die Stärke der Ladung fällt dann auf einen sicheren, stetigen Ladepegel zurück. Als weiterer Vorteil der Ladestromsteuerung durch Temperaturstabilisierung der Feldwicklung erweist sich die Änderung der Lademenge durch die Umgebungstemperatur. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen, bei denen die chemischen Reaktionen in der Batterie mit verminderter Stärke ablaufen, ist eine längere Zeit zur Erreichung der Temperaturstabilisierung erforderlich, und die Stabilisationstemperatur ist niedriger, woraus sich ein stärkerer Ladestrom ergibt, der so die Einflüsse der Umgebungstemperatur auf die Batterie ausgleicht. Dasselbe gilt für hohe Umgebungstemperaturen, bei denen die chemische Aktivität der Batterie vergrößert ist und die Feldtemperaturstabilisierung schneller und bei einer höheren Temperatur erreicht wird, wodurch der Ladestrom weiter verringert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gleichstrom-Anlasser-Generator, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Doppelschlußfeldwicklung, dessen eine Ausgangsklemme mit einem Pol einer Batterie und dessen andere Ausgangsklemme über eine einen Rückstrom von der Batterie zum Anlasser-Generator unterbindende Sperrdiode mit dem anderen Pol der Batterie verbunden ist, sowie mit einem parallel zu der Sperrdiode liegenden Anlasserschalter zum wahlweisen Schließen eines Stromkreises von der Batterie zum Anlasser-Generator unter Umgehung der Sperrdiode, bei dem die Nebenschlußfeldwicklung aus einem Drahtmaterial mit positivem Temperaturkoeffizienten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstärke der Nebenschlußfeldwicklung in bezug auf den gewünschten Ausgangsstrom und die Betriebstemperatur derart klein gewählt ist, daß sich ohne Anwendung eines Reglers innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach Beginn des Generatorbetriebes eine Absenkung des Erregerstromes und damit eine Stabilisierung der Generator-Spannung und des Batterieladestromes ergibt.