DE1085240B

DE1085240B - Dynamo oder Synchronmotor

Info

Publication number: DE1085240B
Application number: DEP15193A
Authority: DE
Inventors: Karl Petz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-11-21
Filing date: 1955-11-21
Publication date: 1960-07-14

Description

Dynamo oder Synchronmotor Die Erfindung bezieht sich auf einen Dynamo oder einen Synchronmotor mit einem konzentrischen Dauer-oder Elektromagnet und einem diesen umfassenden Ringanker, wobei die an elektrischen Maschinen an sich bekannten Kraftlinien-Leitstücke Verwendung finden.
Magnetelektrische Maschinen mitortsfestem Magnet-bzw. Ankerteil, in denen umlaufende Kraftlinien-Leitstücke induzierte Ströme hervorrufen, sind schon bekannt. Sie sind aber für die Erzeugung von Drehstrom bzw. Mehrphasenstrom ungeeignet, und sie haben u. a. auch nicht die Eigenschaft, als Synchronmotor zu wirken. Sie sind außerdem für Dauerbetrieb unbrauchbar aus dem Grunde, weil bei ihnen die zwischen Magnet-und Ankerpolen sich bewegenden Kraftlinien-Leitstücke von rasch wechselndem Magnetfluß verschiedener Richtung durchflutet werden, weshalb in ihnen starke Wirbelströme entstehen. Dieser Umstand gibt Anlaß zu starker Erwärmung der ohnehin dicht eingeschlossenen Kraftlinien-Leitstücke.
Die Erfindung hat eine neuartige Ausbildung der Wechselstromdynamo zum Gegenstand, bei der die umlaufenden Kraftlinien-Leitstücke stets von einem Kraftlinienfluß gleicher Richtung,durchflutet werden. Diese können sogar aus bester Magnetlegierung hergestellt und zu diesem Zweck vormagnetisiert sein, um den Wirkungsgrad der Maschine zu erhöhen.
Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwei scheibenförmige Polschuhe in ihrer Mitte einen hohlen Dauer- oder Elektromagnet oder eine Gruppe von Elektromagneten einschließend mit einem mit Phasenwicklung von außen bewickelten Ringanker gleichen Durchmessers eine zylindrische Einheit bildend von einem Glockenkörper umgeben sind, welcher auf seiner zylindrischen Innenfläche die Kraftlinien-Leitstücke aufnimmt, die, abwechselnd seitlich versetzt, je über den N-Pol- bzw. über den S-Polschuh ragen.
Das ortsfeste Ringanker- und Magnetsystem ist entsprechend der Polzahl von einer gleichen Anzahl von eine drehbewegliche Einheit bildenden Zylindersegmenten aus magnetisierfähigem Material, Gußstahl cd. dgl. umgeben. Durch ihre abwechselnd verlegte seitliche Lage über je einen Polschuh ragend überbrücken sie das mit Phasenwicklung versehene Ankerpaket je mit dem N-Pol- bzw. mit dem S-Polschuh des Magneten und leiten den Kraftlinienfluß gemäß der Polzahl der Maschine durch das Ankereisen. Bei Umlauf der Zylindersegmente schneiden die magnetischen Kraftlinien die Phasenwicklungen im Ankerpaket, wodurch in den Wicklungen regelrechter Drehstrom bzw. Mehrphasenstrom entsteht.
Die umlaufenden Zylindersegmente werden von den magnetischen Kraftlinien stets in einer Richtung durchflutet. Aus diesem Grunde brauchen sie nicht aus besonders legiertem Eisen hoch remanenterEigenschaft hergestellt zu sein. Aus gehärtetem Stahl bestehend können sie vorzugsweise sogar vormagnetisiert Anwendung finden. Sie können zur selbsttätigen Regulierung der Stromerzeugung zweckmäßig derart angeordnet und mit einem Fliehkraftregler verbunden sein, daß sie durch Auswärtsverlagerung bei steigender Geschwindigkeit einen größer werdenden Luftspalt zu den Polschuhen freigeben. Dabei können die Zylindersegmente selbst in den Fliehkraftregler als Gewichtskörper einbezogen werden, die vorzugsweise schwenkbar angelenkt gegen Federkraft wirken.
Der erfindungsgemäße Mehrphasendynamo weit unter anderem den Vorteil auf, daß die Phasenwicklung stets am Umfang von außen in die Nuten des zylindrischen Ankerpaketes eingesetzt wird. Durch die leicht zugängliche Anordnung der Wicklungen können Reparaturen schnell und einfach durchgeführt werden. Der Aufbau gewährt eine gute Kühlung im Betrieb. Es können Mehrphasendynamos dieser Art leicht und billig in kleineren Ausführungen nach dem Zweck ihrer Anwendung hergestellt werden, z. B. für Licht- und Heizanlagen in Kraftwagen, für windbetriebene Landanlagen mit automatischer Fliehkraftregelung usw., oder in noch kleinerer Ausführung, z. B. als Synchronmotor für hochwertige Tongeräte, Uhren, für Lehrzwecke usw. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, und zwar Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel eines sechspoligen Dreiphasendynamos mit Permanentmagnet im L ängs- und Querschnitt, Fig. 3 ein achtpoliger Dreiphasendynamo mit fremd- oder eigenerregtem Magnetkranz und Fig. 4 und 5 ein sechspoliger Dreiphasendynamo, ähnlich dem in Fig. 1 und 2, jedoch mit Fremd- oder Eigenerregung.
Bei dem Dynamo nach Fig. 1 und 2 sind an den Stirnflächen des runden Hohlmagnets 1 je ein Polschuh 2 und 3 befestigt. Diese Polschuhe sind scheibenförmig ausgebildet und besitzen an ihrem Außenrand breite zylindrische Flächen 5 und 6. Die durchgehenden Schraubenbolzen 7 sind aus nichtmagnetisierfähigem Material angefertigt. Sie schließen gleichzeitig den Hohlmagnet 1 oder einen Kranz von Einzelmagneten 16, 17 mit den Polschuhen 2 und 3 zusammen und halten gleichzeitig das Ankerpaket 12 fest, so daß eine starre Einheit gebildet ist. Das Ankerpaket 12 ist aus Dynamoblechen zusammengesetzt und an seinem Umfang mit Quernuten zur Aufnahme der Phasenwicklungen 13 versehen, die, wie üblich, durch Holz- oder Kunststoffkeile verriegelt sind. Die so wirksame Mantelfläche des Ankerpaketes 12 bildet mit den Flächen 5 und 6 der Polschuhe 2 und 3 eine zylindrische Ebene. Innerhalb dieser Einheit ist zwischen dem Ankerpaket 12 und dem Magnet 1 ein Hohlraum 22 vorgesehen, um unerwünschten magnetischen Streufluß möglichst auszuschalten. Sodann können im Bereich dieses Hohlraumes22 auch die beiden Polschuhe2 und 3 mit mehreren Löchern versehen werden, um dadurch eine möglichst wirksame Kühlung durch Luftstrom im Betrieb zu erzielen, der durch die umlaufenden Zylindersegmente 8 hervorgerufen wird. Die Zylindersegmente 8 sind in einem Glockenkörper 9 aus nichtmagnetisierbarem Material durch Schrauben 10 befestigt und rotieren um das ortsfeste Dynamosystem. Die Zahl der Zylindersegmente 8 ist der Pohlzahl der Maschine angepaßt.
In den Beispielen der Fig. 3 bis 5 sind Elektromagnete 14 und 16 mit Erregerspulen 15 bzw. 17 vorgesehen. Diese Ausführungen eignen sich besonders für langsam laufende größere Bautypen.
Fig. 5 zeigt teils in Seitenansicht, teils im Längsschnitt ein Beispiel einer größeren Dynamoanlage. Die Zylindersegmente 8 haben hier eine besondere, gegen ihre Laufrichtung etwas schräg verlaufende Form bei achsparallelen Wicklungsnuten des Ankerpakets 12, um das Pulsieren des erzeugten Stromes möglichst abzuschwächen.
Die Antriebswelle 11 ist in einem stabilen Ständer 19,20 und 21 gelagert. Der ganzeAufbau ist von einem ortsfesten Schutzgehäuse umgeben, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die im ersten Teil dieser Beschreibung erwähnte selbsttätige Regelung der Stromerzeugung durch Auswärtsverlagerung der Zylindersegmente 8 bei steigender Geschwindigkeit ist in der Zeichnung nicht angeführt.. Diese Anordnung kommt zweckmäßig bei windbetriebenen Kraftanlagen zur Ausführung. Es gibt im Rahmen des Erfindungsgedankens naturgemäß noch eine Vielzahl von Möglichkeiten und Variationen der Gesamtanordnung und auch der Ausbildung der Einzelheiten, insbesondere der Anker und Wicklungen, der Polschuhe und der umlaufenden Zylindersegmente.
Der die Kraftlinien-Leitstücke tragende Glockenkörper kann zwecks Ansaugung von Kühlluft mit Windflügeln versehen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Dynamo oder Synchronmotor mit einem konzentrischen Dauer- oder Elektromagnet und einem diesen umfassenden Ringanker, wobei die an elektrischen Maschinen an sich bekannten Kraftlinien-Leitstücke Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei scheibenförmige Polschuhe (2,3) in ihrer Mitte einen hohlen Dauer- oder Elektromagnet (1, 14) oder eine Gruppe von Elektromagneten (16, 17) einschließend mit einem mit Phasenwicklung (13) von außen bewickelten Ringanker (12) gleichen Durchmessers eine zylindrische Einheit bildend von einem rotierenden Glockenkörper (9) umgeben sind, welcher auf seiner zylindrischen Innenseite die Kraftlinien-Leitstücke (8) aufnimmt, die, abwechselnd seitlich versetzt, je über den N-Pol- bzw. über den S-Polschuh ragen.
2. Dynamo oder Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kraftlinien-Leitstücke tragende Glockenkörper (9) zwecks Ansaugung von Kühlluft mit Windflügeln versehen ist.
3. Dynamo oder Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Kraftlinien-Leitstücke (8) derart mit einem Fliehkraftregler verbunden sind, daß sie durch Auswärtsverlagerung bei steigender Geschwindigkeit einen größer werdenden Luftspalt zu den Polschuhen (2, 3) bzw. zu der wirksamen Mantelfläche des Ringankers (12) freigeben. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 49 855, 170 541; schweizerische Patentschriften Nr. 208 422, 49 483; britische Patentschrift Nr. 651223; französische Patentschrift Nr. 15 909 (6. Zusatz zu 421451).