DE1209651B

DE1209651B - Self-exciting alternator

Info

Publication number: DE1209651B
Application number: DEB76544A
Authority: DE
Inventors: Hans Reinbeck; Dipl-Ing Kurt Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1964-04-28
Filing date: 1964-04-28
Publication date: 1966-01-27
Also published as: AT251102B; GB1036986A

Description

Sich selbst erregender Wechselstromerzeuger Die Erfindung bezieht sich auf sich selbst erregende Wechselstromerzeuger mit veränderlicher Drehzahl für Fahrzeuge, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, mit einem ein umlaufendes Feld erzeugenden elektromagnetisehen Erregersystem, insbesondere der Klauenpolbauart.Self-Exciting Alternator The invention relates to on self-energizing alternators with variable speed for vehicles, preferably motor vehicles, with a rotating field generating electromagnetic excitation system, in particular of the claw pole type.

Sich selbst erregende Wechselstromerzeuger für Fahrzeuge erhalten ihren Erregerstrom von derAnkerwicklung über Gleichrichter. Die beim Anlauf des Stromerzeugers erzeugte Remanenzspannung muß die Schwellspannung der Gleichrichter überschreiten, damit die Erregerwicklung des Stromerzeugers Strom erhält. Bei Fahrzeugstromerzeugern, deren Nennspannung meist unter 30 Volt liegt, besteht die Gefahr, daß der Wert der Schwellspannung, der bei etwa 2 Volt liegt, bis zu einer vorgegebenen Drehzahl nicht sicher erreicht wird. Besonders ungünstig sind in dieser Hinsicht Stromerzeuger der Klauenpolbauart, die ein feststehendes Erregersystem und ein zwischen diesem und dem Anker umlaufendes Kraftlinienleitstück haben, weil bei ihnen der Magnetfluß über vier Luftspalte getrieben werden muß. Diese Stromerzeuger mit Kraftlinienleitstück haben zwar einerseits den Vorteil, daß der Erregerstrom der Feldwicklung ohne Schleifringe und Bürsten zugeleitet werden kann und daß diese Stromerzeuger deshalb keiner Wartung bedürfen, aber andererseits den erwähnten Nachteil, daß sie sich nicht selbst erregen.Self-exciting alternators for vehicles receive their excitation current from the armature winding via rectifiers. The remanence voltage generated when the power generator starts up must exceed the threshold voltage of the rectifier so that the exciter winding of the power generator receives power. In the case of vehicle generators, the nominal voltage of which is usually below 30 volts, there is a risk that the value of the threshold voltage, which is around 2 volts, will not be reliably reached up to a predetermined speed. Particularly unfavorable in this regard are power generators of the claw pole type, which have a fixed excitation system and a force line guide piece rotating between this and the armature, because with them the magnetic flux has to be driven through four air gaps. These generators with a power line guide have the advantage that the excitation current can be fed to the field winding without slip rings and brushes and that these generators therefore do not require any maintenance, but on the other hand they have the disadvantage mentioned that they do not excite themselves.

Es ist ein Wechselstromgenerator mit ausgeprägten Polen bekannt, deren Polschuhe an ihrem dem Ständerblechpaket zugekehrten Abschnitt jeweils einen Dauermagnet enthalten. Diese bekannte Anordnung ist jedoch insofern nachteilig, als der im Polschuheisen eingebettete Dauermagnet einen verhältnismäßig großen Streufluß und nur einen geringen Nutzfluß ergibt, da das Polschuheisen an den Flanken des Dauermagneten einen magnetischen Kurzschluß bildet. Außerdem geht bei der Verwendung von Oxydmagneten wegen deren geringer Permeabilität der vom Magneten im Polschuheisen beanspruchte Raum für die Leitung des von der Erregerwicklung erzeugten Magnetflusses verloren, was eine Verringerung des Nutzflusses zur Folge hat.An alternating current generator with salient poles is known, whose Pole shoes each have a permanent magnet on their section facing the stator core contain. However, this known arrangement is disadvantageous in that that in the pole shoe iron embedded permanent magnet has a relatively large leakage flux and only a small one Useful flux results because the pole piece is magnetic on the flanks of the permanent magnet Short circuit forms. In addition, there is an issue with the use of oxide magnets because of them low permeability of the space occupied by the magnet in the pole piece for the Conduction of the magnetic flux generated by the excitation winding is lost, resulting in a reduction of the useful flow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und auf einfache Weise den Streufluß im Bereich der Dauermagnete zu verringern, um dadurch eine Vergrößerung des Nutzflusses zu erzielen. Außerdem soll die Selbsterregung bis zu einer vorgesehenen Drehzahl sicher gewährleistet werden.The invention is based on the object of avoiding these disadvantages and to reduce the leakage flux in the area of the permanent magnets in a simple way, in order to achieve an increase in the useful flow. In addition, self-excitement should can be safely guaranteed up to a specified speed.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die Streuflußpfade des Erregersystems Dauer-C magnete, eingebaut sind, die den Streuflüssen entgegenwirken.This is achieved according to the invention in that in the stray flux paths of the excitation system permanent magnets are installed, which counteract the leakage flux.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Wechselstromerzeuger mit einem ringförmigen Außenanker, einem feststehenden Erregersystem und einem zwischen diesen beiden umlaufenden Kraftlinienleitstück mit ineinandergreifenden Polfingern teilweise im Schnitt, F i g. 2 die Seitenansicht eines Ausschnitts des Stromerzeugers, F i g. 3 einen Wechselstromerzeuger mit einem umlaufenden Erregersystem der Klauenpolbauart, F i g. 4 eine Ansicht der Klauenpole in abgewickelter Darstellung, F i g. 5 eine Ausführungsforin mit einem Polrad mit ausgeprägten Polen, F i g. 6 die Befestigung eines Dauermagnets an einem Kraftlinienleitstück.Several exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows an alternating current generator with an annular outer armature, a stationary excitation system and a force line guide piece rotating between these two with interlocking pole fingers, partially in section, FIG . 2 shows the side view of a section of the power generator, FIG. 3 shows an alternator with a revolving excitation system of the claw pole type, FIG . 4 shows a developed view of the claw poles, FIG . 5 shows an embodiment with a pole wheel with pronounced poles, FIG. 6 the attachment of a permanent magnet to a force line guide.

In F i g. 1 ist mit 10 ein ringförmiger, feststehender Anker bezeichnet, der eine Wicklung 11 trägt. Innerhalb des Ankers befindet sich ein hohler, massiver Eisenkern 12, der an dem Lagerdeckel 13 befestigt ist. Auf den Kern sind Polringe 14 und 15 aufgesetzt, zwischen denen eine Erregerwicklung 16 angeordnet ist. Zwischen der Innenfläche des Ankers und dem Umfang der Polringe ist ein Ringraum für ein umlaufendes Kraftlinienleitstück 17 vorhanden. Dieses besteht aus zwei Eisenringen 18 und 19, von denen der eine dem Polring 14, der andere dem Polring 1.5 gegenüberliegt. Jeder der Ringe hat eine der halben Polzahl des Stromerzeugers entsprechende Anzahl Polfinger 20 bzw. 21, die gegenseitig ineinandergreifen. Zwischen jedem Polfinger 20 des Eisenrings 18 und dem Eisenring 19 ist je ein Dauermagnet 22 angeordnet, der so magnetisiert ist, daß er dem in die-sem Raum herrschenden Streufeld entgegenwirkt. Die Dauermagnete können auch zwischen den PQlfingern angeordnet werden, jedoch ist an diesen Stellen die Befestigung der Magnete schwieriger, weil die auf sie einwirkende Fliehkraft durch die Befestigungsmittel aufgenommen werden muß.In Fig. 1 , 10 denotes an annular, fixed armature which carries a winding 11. Inside the armature there is a hollow, solid iron core 12 which is attached to the bearing cover 13 . Pole rings 14 and 15 , between which an excitation winding 16 is arranged, are placed on the core. Between the inner surface of the armature and the circumference of the pole rings there is an annular space for a rotating force line guide piece 17 . This consists of two iron rings 18 and 19, one of which is opposite the pole ring 14 and the other opposite the pole ring 1.5. Each of the rings has a number of pole fingers 20 or 21 corresponding to half the number of poles of the power generator, which mutually interlock. Between each pole fingers 20 of the iron ring 18 and the iron ring 19 is arranged each a permanent magnet 22 which is magnetized so that it opposes the pressure prevailing in space DIE sem stray field. The permanent magnets can also be arranged between the fingers, but the fastening of the magnets is more difficult at these points because the centrifugal force acting on them has to be absorbed by the fastening means.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 handelt es sich um einen Klauenpolgenerator mit einem umlaufenden Erregersystem. Dieses besteht aus zwei auf einer Antriebswelle 23 befestigten Eisenringen 24 und 25, von denen jeder Polfinger 24 a bzw. 25a hat, die in bekannter Weise ineinandergreifen. Zwischen je zwei benachbarten Polfingern ist ein Dauermagnet 26 eingebaut.In the embodiment according to FIG. 3 and 4 is a claw pole generator with a circulating excitation system. This consists of two iron rings 24 and 25 attached to a drive shaft 23 , each of which has pole fingers 24 a and 25 a, which interlock in a known manner. A permanent magnet 26 is installed between each two adjacent pole fingers.

Die F i g. 5 zeigt einen Wechselstromgenerator mit umlaufendem Erregersystem mit ausgeprägten Polen 27, die eine Erregerwicklung'227a tragen. Jeder Pol hat einen Polschuh 28. Zwischen zwe; benachbarten Polschuhen ist je ein Dauermagnet 29 angeordnet, der dem zwischen den Polschuhen herschenden. Streufluß entgegenwirkt.The F i g. 5 shows an alternating current generator with a revolving excitation system with pronounced poles 27 which carry an excitation winding 227a. Each pole has a pole piece 28. Between two; adjacent pole pieces are each a permanent magnet 29 arranged, which prevails between the pole pieces. Counteracts leakage flux.

In F i g. 6 ist ein Kraftlinienleitstück mit dem gleichen Aufbau wie in F i g. 1 dargestellt. Zur Befestigung des Dauerinagnets 22 dient eine den Polfinger 20 und den Magnet durchsetzende, in den Eisenring 19 eingeschraubte Schraube 30 aus einem nicht magnetisierbaren Stoff.In Fig. 6 is a force line guide having the same structure as in FIG. 1 shown. A screw 30 made of a non-magnetizable material and screwed into the iron ring 19 is used to fasten the permanent magnet 22.

Die eingebauten Dauermagnete sind so bemessen, daß das von ihneh erzeugte Feld ausreicht, bei, der Leerlaufdrehzahl des Generators die Schweuspannung des Gleichrichters zu erreichen, bei der Höchstdrehzahl jedoch die Nennspannung des Generators nicht zu überschreiten.The built-in permanent magnets are dimensioned so that the generated by him Field is sufficient at, the idling speed of the generator the welding voltage of the Rectifier, but at maximum speed the rated voltage of the Generator not to be exceeded.

Zu dem erwähnten Vorteil> daß schon bei niederen Drehzahlen die Selbsterreg.ung des Stromerzeugers gewährleistet ist, kommt noch hinzu, daß zur Erzeugung einer bestimmten Spannung eine kleinere Erregerleistung erforderlich ist,To the advantage mentioned> that the self-excitation even at low speeds of the power generator is guaranteed, there is also the fact that to generate a a certain voltage a smaller excitation power is required,

Claims

Claims. 1. If self-exciting alternator with a rotating field generating e-lQktromagnetischen Erregeraystem, the Klauenpolba-vart inabesondere, d ABy g e k s uz eichn et that permanent magnets (22, 26, 29) are incorporated into the Streuflußpfade of the excitation system, which counteract the leakage flux.

2. AC generator according to claim 1, the field of which is generated by a rotating pole wheel with pronounced poles, characterized in that a permanent magnet (29) is arranged between each two adjacent poles (27) , which counteracts the stray field prevailing between the poles (F i g. 5). 3. AC generator according to claim 1 with a claw pole rotor carrying an excitation winding, characterized in that a permanent magnet (26) is arranged between each two adjacent claws (24a, 25a) of different polarity (F i g. 3 and 4). 4. alternating current generator according to claim 1 with a stationary ex-exciter system and a stationary this umnahm.mden ring-shaped armature and a force line guide piece rotating between these, which has two iron rings with meanander-gripping pole fingers, characterized in that between each two benar, hbaren pole fingers. (2 »., 21), - a permanent magnet (=) is arranged (171 g. 1), 5. AC generator according to claim 1 with a revolving force line guide piece, which consists of two pole fingers-bearing iron rings, the pole fingers of one Iron rings cover the other iron ring, characterized in that the permanent magnets are arranged between the pole fingers of one iron ring and the other outer ring (Fig . 1-, 2> 6). In. References considered: French patent specification No. 1221843-.