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Regler-bzw. Ladeschalter
Vorliegende Erfindung betrifft einen Regler- bzw. Ladeschalter mit zur Herbeiführung einer Überkompensation temperaturabhängig veränderlichem magnetischem Nebenschluss, wobei der magnetische Nebenschluss unmittelbar von der Polplatte des bzw. der Regel- bzw. Schaltrelais abzweigt und über einen Körper aus einer ferromagnetischen Spezial - Legierung (Fe - Ni - Legierung) mit temperaturabhängiger Permeabilität zu einem den die zu betätigenden Regelkontakte tragen- den Relaisanker gemeinsam mit der Polplatte beeinflussenden Nebenpol führt, wobei der temperaturabhängige magnetische Nebenschluss in Form eines Temperaturkopfes aus der Relaiskappe herausgeführt ist, so dass er unmittelbar unter dem Einfluss der Umgebungstemperatur steht. nach Patent Nr. 196969 und bzw. oder dem 1.
Zusatzpatent Nr. 201728.
Gemäss dem 1. Zusatzpatent ist der Körper aus der ferromagnetischen Spezial-Legierung ausserhalb der Relaiskappe und zwischen aufwärts gebogenen, die Schenkel der Polplatte und des Nebenpols fortsetzenden Eisenleitstücken angeordnet.
Bei den bisher bekannten Ausführungen wurde zur Erreichung eines möglichst geraden Verlaufes der Spannungslinie U = f (t ) zwischen - 20 und + 300 C 1.) eine temperaturabhängig magnetisch veränderliche Eisen-Nickellegierung zum Einsatz gebracht, welche bei Kalttemperaturen einen flacheren Verlauf der B/t C-Linie und einen wesentlich steileren Verlauf in Nähe des Curiepunktes aufweist, 2.) wurde das im Nebenschluss befindliche Eisenleitstück, welches über einen Luftspalt den Winkelanker des Spannungsreglers magnetisch beeinflusst, mit einer Einschnürung versehen, die so dimensioniert ist, dass innerhalb eines Temperaturbereiches, bei welchem die geregelte Spannung annähernd konstant bleiben soll, in der Einschnürung magnetische Sättigung herrscht.
Das Ziel vorliegender Erfindung besteht darin, mit absoluter Sicherheit einen geraden Verlauf der Spannungskennlinie innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches zu gewährleisten.
Erfindungsgemäss ist im Hauptast des magnetischen Kreises gleichfalls ein temperaturabhängig ver- änderliches magnetisches Glied (Eisen-Nickellegierung) vorgesehen.
Vorteilhafterweise ist das temperaturabhängige Glied im Hauptast des magnetischen Kreises unmittel- bar zwischen dem Hauptpol und dem Anker angeordnet.
Vorzugsweise ist der Hauptpol als Polplatte ausgebildet, auf der das temperaturabhängige Glied von der Mittelachse des Magnetkernes in Richtung der Drehachse des Ankers distanziert angeordnet ist.
Vorzugsweise ist zur Verringerung des Luftspaltes zwischen dem Anker und dem Hauptpol am Ende des einen Schenkels des Winkelankers dieser insbesondere durch Anordnung eines Eisenplättchent verstärkt.
Für Spannungsregler in Kraftfahrzeugen, bei welchen das temperaturabhängige magnetische Glied im Kraftlinienweg des Nebenpoles im wesentlichen aus der Kappe des Reglers herausragt, und so der die Kappe umgebenden Temperatur ausgesetzt ist, steht zweckmässigerweise das im Hauptast liegende temperaturabhängige magnetische Glied unter dem Einfluss der durch die Magnetspule des Reglers erzeugten Joule'schen Wärme.
Vorteilhafterweise besteht das im Hauptast des magnetischen Kreises liegende temperaturabhängige * 1. Zusatzpatent Nr. 201728.
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magnetische Glied aus einer Eisen-Nickellegierung, die einen Curiepunkt von etwa 600C und eine In- duktions-Temperaturkurve besitzt, die relativ gerade und ab etwa 400C bis zum Curiepunkt flach ver- läuft, während das temperaturabhängige magnetische Glied im Kreis des Gegenpoles einen wesentlich ge- ringeren magnetischen Widerstand besitzt als das erstgenannte Material und eine Induktions-Temperatur- kurve aufweist, die im Bereiche niedriger Temperaturen flacher verläuft als in der Nähe des Curiepunktes, der bei etwa 1000C liegt.
Dadurch wirkt innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches der magnetische Fluss im Hauptast dem Nebenschluss entgegen, wodurch sich die beiden temperaturempfindlichen Glieder gegenseitig kompensieren.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in welcher Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt die Induktions-Temperaturkurve zweier Eisen-Nickellegierungen, Fig. 2 ein Beispiel eines elektromagnetischen Spannungsreglers und Fig. 3 das mit einer erfindungsgemässen Anordnung erreichte Ergebnis der Abhängigkeit der geregelten Lichtmaschinenspannung von der Temperatur. Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Spannungsreglers.
Fig. 1 zeigt die Induktions-Temperaturkurven zweier Eisen-Nickellegierungen die Kurve a zeigt den geraden Verlauf einer Eisen-Nickellegierung mit dem Curiepunkt bei rund 60OC, wobei diese Kurve von 400C an bis zum Curiepunkt sehr flach verläuft. Dieses Material kommt in der erfindungsgemässen Ausführung im Hauptast des magnetischen Kreises zur Anwendung. Kurve b zeigt den Verlauf einer EisenNickellegierung, bei welcher die Kurve im Bereich der Kalttemperaturen wesentlich flacher verläuft als in der Nähe des Curiepunktes. Ausserdem weist, wie Fig. 1 zeigt, diese Eisen-Nickellegierung einen wesentlich geringeren magnetischen Widerstand auf als das Material nach Kurve a.
Fig. 2 zeigt schematisch einen elektromagnetischen Spannungsregler, wobei der elektrische Anschluss dieses Spannungsreglers an eine Lichtanlage für Kraftfahrzeuge mit Bleibatterie und Verbraucher dargestellt ist.
1 ist ein Gleichstromerzeuger mit seiner Feldwicklung 2 und dem zugehörigen Vorwiderstand 3, welcher in Abhängigkeit von der Lichtmaschinendrehzahl mittels des Kontaktpaares 15 und 17 periodisch vor das Feld 2 geschaltet wird und in bekannter Weise als Tyrillregler die Felderregung so steuert, dass die geregelte Lichtmaschinenspannung unabhängig von der Drehzahl über einen grossen Bereich im wesentlichen konstant bleibt. Das Kontaktpaar 15'und 16 schliesst in hohen Drehzahlbereichen in bekannter Weise die Felderregung kurz. 5 stellt den Eisenkern des elektromagnetischen Relais mit der Spannungswicklung 6 dar. Auf dem Magnet joch 14 ist mit Hilfe einer Blattfeder 12 der winkelförmig abgebogene Regleranker 35 beweglich angeordnet, wobei die Vorspannkraft der Blattfeder 12 den Winkelanker bei stromlosem Relais an den Anschlag anpresst.
Das waagrechte Stück des Winkelankers 35 ist am Ende im Winkel von 450 aufgebogen und bildet mit dem oberhalb angeordneten Eisenleitstück 40 des magnetischen Nebenschlusses den Luftspalt Z. Die am Reglerkern befestigte Polplatte 9 ist im rechten Winkel hochgebogen und ragt zu einem Teil gemeinsam mit dem temperaturabhängig magnetisch veränderlichen Glied 34 sowie mit dem Eisenleitstück 40 aus der Kappe 32 des Spannungsreglers heraus, wobei die Gummimuffe 31 eine elektrisch nicht leitende Dichtung zwischen dem elektrischen Nebenschluss und der Gerätekappe 32 darstellt. Auf der Polplatte 9 befindet sich das temperaturempfindliche Glied 36 aus einer Eisen-Nickellegierung nach Kurve a der Fig. 1.
Der übrige Teil des Schaltschemas in Fig. 2 entspricht der üblichen Schaltausführung einer Lichtan- lage in Kraftfahrzeugen, wobei der'Ladeschalter durch die Spannungswicklung 7, die Stromwicklung 7" und das Schalterkontaktpaar 10 dargestellt ist.
Die Wirkungsweise der beiden Kompensationsglieder 34 (im Nebenschluss) und 36 (im magnetischen Hauptkreis) geht aus Fig. 3, wie folgt, hervor :
Durch geeignete Dimensionierung der beiden Kompensationsglieder 34 und 36, die einander thermomagnetisch entgegenwirken, wird erreicht, dass die geregelte Lichtmaschinenspannung im Temperaturbereich DF praktisch konstant bleibt. Im Temperaturbereich FG überwiegt die thermomagnetische Wirkung des Kompensationsgliedes 34 gegenüber jener des Kompensationsgliedes 36, das im Temperaturbereich FG bereits praktisch seinen Curiepunkt erreicht. Dies hat zur Folge, dass im Temperaturbereich FG die Thermowirkung des Kompensationsgliedes 36 entfällt und das Kompensationsglied 34 allein voll zur Auswirkung kommt. Im Temperaturbereich FG sinkt die Regelspannung mit ansteigender Temperatur nach Kurve C ab.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausführung eines elektromagnetischen Spannungsreglers zeigt die Fig.
4. In dieser Fig. 4 weist der Regleranker 35 keine winkelförmige Abbiegung auf und das Eisenleitstück 40
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ist im rechten Winkel abgebogen, so dass der Regleranker 35 und das Eisenleitstück 40 im Nebenschlusskreis den horizontalen Luftspalt Z bilden. Das Kompensationsglied 36 ist im Gegensatz zur Fig. 2 am äussersten Ende des waagrechten Teiles der Polplatte 9 befestigt. Am Ende des waagrechten Teiles des Reglerankers 35 ist ein Eisenplättchen 41 angeschweisst. Zwischen dem in der Figur angedeuteten Drehpunkt R des Reglerankers und den beiden gegenüberliegenden gedachten Linien, welche jeweils durch das Mittel des Kompensationsgliedes 36 und des Eisenplättchens 41 gezogen sind, ergeben sich zwei Hebellängen L bzw. L des Reglerankers.
Es ist bekannt, dass bei kompensierten Spannungsreglern die Kompensation in der Regel so erfolgt, dass entweder in der Aufhängefeder 12 oder einer am Regleranker separat angeordneten Vorspannfeder ein Bi-Metallplättchen mit eingebaut ist, welches sich bei zunehmender Erwärmung in entgegengesetzter Richtung zur Vorspannung krümmt und die Vorspannkraft des gesamten Systems verringert wird und somit der durch die Joule'sche Wärme entstehende Kraftlinienfluss ausgeglichen wird.
Damit wird wohl die an einem Kontaktpaar gesteuerte Regelspannung im wesentlichen konstant gehalten, es wird jedoch nicht vermieden, dass bei hohen Betriebstemperaturen die geregelte Spannung am
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Kontakt und die geregelte Spannung am oberen Kontakt wesentlichtriebszeitdiegeregelte Spannung am unteren Kontakt, alsobei voller Belastung der Maschine. sehr stark ab- fällt, was einen Leistungsverlust der Lichtanlage zur Folge nat.
Die erfindungsgemässe Ausführung des Relais nach Fig. 4 hat die Aufgabe, sowohl die Spannung am unteren als auch die Spannung am oberen Kontakt im Temperaturbereich DF nach Fig. 3, also im geraden Stück der geregelten Spannungen möglichst nahe beisammen und gleich hoch zu halten.
Am Beginn der Betriebszeit sowie im Arbeitsbereich der Kalttemperaturen werden die vom Eisenkern
5 austretenden Kraftlinien ungefähr in Höhe der gedachten Linie S aus der Kernplatte austreten und über den durch das wärmeempfindliche Glied 36 verengten Luftspalt Y in den Regleranker 35 und über diesen weiter in den senkrechten Teil des Joches 14 weiter fliessen.
Bei einer gleichen Länge des Hebelarmes L ist die Grösse des Drehmomentes am Regleranker abhängig von der Grösse des Kraftlinienflusses im Hauptast. Findet nun bei zunehmender Temperatur durch die Joule'sche Wärme eine Verringerung des Kraftlinienflusses statt, so entsteht ebenfalls eine Verringerung des Drehmomentes.
Wenn jedoch das wärmeempfindliche Glied 36 bei zunehmender Temperatur in zunehmendem Masse seine magnetische Leitfähigkeit verliert, so wird an dieser Stelle der Luftspalt Y immer grösser und erreicht in Nähe des Curiepunktes des wärmeempfindlichen Gliedes 36 seinen grössten Wert. Da sich die Kraftlinien den kürzesten Weg suchen, wird der Kraftlinienübergang zwischen Spulenkern und Regleranker in Höhe der gedachten Achse T verlaufen, weil an dieser Stelle durch das Eisenplättchen 41 eine konstante Verengung des Luftspaltes Y vorhanden ist. Die durch die Joule'sche Wärme aufgetretene Verminderung des Kraftlinienflusses, also der Kraft P, wird durch die so geschilderte Verlängerung des Hebelarmes L kompensiert und das Drehmoment des Reglerankers unverändert beibehalten.
Dies hat, wie bereits erwähnt, zur Folge, dass die geregelten Spannungen am oberen sowie am unteren Kontakt über den ganzen Temperaturbereich FG nahe beieinander bleiben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regler - bzw. Ladeschalter für Lichtanlagen von Kraftfahrzeugen mit zur Herbeiführung einer Überkompensation temperaturabhängig veränderlichem, magnetischem Nebenschluss, wobei der magnetische Nebenschluss unmittelbar von der Polplatte des bzw. der Regel- bzw.
Schaltrelais abzweigt und über einen Körper aus einer ferromagnetischen Spezial-Legierung (Fe-Ni-Legierung) mit temperaturabhängiger Permeabilität zu einem den die zu betätigenden Regelkontakte tragenden Relaisanker gemeinsam mit der Polplatte beeinflussenden Nebenpol führt und der temperaturabhängige magnetische Nebenschluss in Form eines Temperaturkopfes aus der Relaiskappe herausgeführt ist, so dass er unmittelbar unter dem Einfluss der Umgebungstemperatur steht, nach Patent Nr. 196969, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptast des magnetischen Kreises gleichfalls ein temperaturabhängig veränderliches magnetisches Glied (Eisen-Nickellegierung) vorgesehen ist.