DE1538934C - Wechselspannungs Reluktanzgenerator - Google Patents

Description

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Das ringförmige Ständerblechpaket 1 trägt an der zugelassen werden können. Der gestrichelte Feldli-

Außen- und Innennutung Teilwicklungen 2 und 3 der nienweg 26 ist beim erfindungsgemäßen Reluktanz-

hochpoligen, einsträngigen Ankerwicklung. Diese generator extrem kurz. Außerdem ist der magneti-

können vorteilhaft als je eine Spule gewickelt und sehe Streufluß, welcher nicht den ringförmigen Stän-

mäanderförmig bzw. wellenförmig in die Nuten 4 und 5 5 der durchdringt, verschwindend klein. Aus diesen

(F i g. 2) eingelegt werden. Im allgemeinen wird man Gründen benötigt man relativ wenig aktives Eisen

die Windungszahlen und die Drahtquerschnitte der für die massive Doppelglocke 17.

Teilwicklungen 2 und 3 gleich groß wählen, insbeson- Vorteilhafterweise kann man ein zum Antrieb des

dere bei einer Reihenschaltung beider Teilwicklun- Reluktanzgenerators erforderliches Keilriemenrad 27

gen. Soll eine Parallelschaltung verwendet werden, io als Teil der massiven Doppelglocke 17 ausführen, die

ist es vorteilhaft, gewisse mögliche magnetische Un- aus Stahlguß bestehen oder auch geschmiedet sein

Symmetrien, die zu unterschiedlichen Spannungen an kann. Geeignete Gußmaterialien sind ferromagne-

den Teilwicklungen führen können, dadurch auszu- tisch gut leitende Legierungen, die gleichzeitig genau

gleichen, daß man die Windungszahlen und/oder die und formhaltig gießbar sind.

Drahtquerschnitte der Teilwicklung unterschiedlich 15 Um nur einen möglichst geringen Fluß durch die wählt. Das kann auch für den Fall zweckmäßig sein, . in F i g. 2 den Läufer-Zahnlücken gegen übers tehenwenn den getrennten Teilwicklungen verschieden den Zähne 28 und 29 zu erreichen, ist eine trapezargroße Spannungen entnommen werden sollen. Die tige oder hohlkehlförmig hinterschnittene Form der koaxial gewickelte ringförmige Erregerspule 6 bildet Läuferzähne 20 und 21 vorteilhaft. Dabei werden die die stirnseitige Verlängerung des Ständerpaketes. Das 20 Läuferzähne zu den Luftspalten hin breiter. Direkt Ständerblechpaket 1 liegt mit seinem Mittelsteg 7 an den Luftspalten ist die Breite-der Läuferzähne (Fig.2) auf einem Ringsteg8 des aus unmagneti- etwa gleich der Breite der Zahnlücken. Der Mittelschem Werkstoff bestehenden Trageflansches 9 auf steg 7 des Ständerblechpaketes 1 und die Stege 30 und ist im Beispiel durch Niete 10 befestigt, welche und 31 der Läuferzahnkränze dienen in erster Linie durch Nietbohrungen 11 des Mittelstegs 7 des 25 dazu, die jeweiligen Zähne mechanisch zusammenzu-Ständerpaketes 1 geführt sind. Vorzugsweise werden halten. · die Nietbohrungen 11 im zwischen zwei .Nuten 4 Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsund 5 gelegenen und magnetisch inaktiven Abschnitt möglichkeit der Ankerwicklung nach Fig. 3 ergibt des Mittelsteges 7 angeordnet. sich durch Verwendung einer wendelförmig, den ■Die fixierte Lage des Ständerblechpaketes 1 zum 30 Mittelsteg7 des Ständerblechpaketes 1 umschlie-Tragflansch9 läßt sich durch Zentrieröffnungen 12 ßende Wicklung 32. Eine Teilspule liegt dabei mit (Fig.2) erreichen, in welche Zentriervorsprünge des einer Seite in der äußeren Nut4 und mit der anderen Ringsteges 8 eingreifen. Die tangentialen Begren- in der inneren Nut 5.

zungslinien der Zentrieröffnungen 12 werden zweck- In F i g. 3 ist nur eine Windung pro Spule angemäßig als Abschnitte von zu dem Mittelpunkt der 35 nommen. Man kann beliebig viele dieser Teilspulen Bleche konzentrischen Kreisen ausgebildet, damit die in Reihe oder parallel schalten, je nachdem, welche zugeordneten Paßflächen der Zentriervorsprünge des Spannung man wünscht. Wichtig ist bei dieser Wick-Ringsteges 8 durch Drehen bearbeitet werden kön- lungsanordnung, daß erfindungsgemäß der obere nen. Zahnkranz 18 und der untere Zahnkranz 19 des Lau- ,

Das Ständerblechpaket! mit den Ankerteilwick- 40 fers gegenüber Fi g. 2 um eine halbe Zahnteilung gelungen 2 und 3 sowie die Erregerspule 6 sind mit dem geneinander versetzt sind. In Fig. 3 wird auch der Tragflansch 9 durch Gießharz 13 zu einer kompakten Mittelsteg 7 des Ständerblechpaketes 1 vom aktiven Einheit vergossen. Dadurch ergeben sich die Vorteile Fluß durchsetzt, der bei Drehung des Läufers seine einer hervorragenden Stabilität und guter Geräusch- Richtung von plus nach minus wechselt. Die Flußlidämpfung. Auf der im Tragflansch 9 befestigten ste- 45 nien sind durch Pfeile angedeutet. Der Querschnitt henden Welle 14 ist auf den Kugellagern 15 und 16 des Mittelstegs muß mindestens halb so groß wie der doppelglockenförmige Rotor gelagert. Dieser be- derjenige der Zähne 28 oder 29 sein. Bei Verwensteht aus einer massiven ferromagnetischen Doppel- dung einer wendeiförmigen Ankerwicklung nach glocke 17, in welche die geblechten Zahnkränze 18 F i g. 3 ist es vorteilhaft, das ringförmige Ständerund 19 derart eingesetzt sind, daß sich deren Zähne 50 blechpaket 1 mit einem Teil seiner Zähne gegen ra-20 und 21 nach Fig.2 radial gegenüberstehen. Die diale Rippen aufzulegen, die am unmagnetischen Zähnezahl des Läufers ist halb so groß wie die des Tragflansch 9 statt eines Ringstegs 8 angeordnet sind. Ständers. Die massive Doppelglocke 17 ist mit den Wegen der hervorragenden Kühlwirkung der Flügeln 22 gleichzeitig als Radiallüfter ausgebildet. durch die Flügel 22 der Läuferdoppelglocke 17 be-Die Anzahl der Flügel 22 ist zweckmäßig gleich der 55 wirkten Belüftung wird es möglich, auf die geblechte Zähnezahl der Läuferzahnkränze 18 oder 19, wobei Ausführung der Läuferzahnkränze 20 und 21 zu verjedem Läuferzahn axial ein Flügel gegenüberliegt. ziehten. Man erhält dann eine aus einem Stück beste-Die Kühlluft wird entsprechend den gestrichelten hende massive Doppelglocke, die vorteilhaft nach Pfeilen einmal durch die Zahnlücken 23 des äußeren Fig.4 ausgebildet sein kann. Die fingerförmigen äu-Zahnkranzes 18 und gleichzeitig durch die öffnun- 60 ßeren Läuferzähne 33 wirken gleichzeitig als Radialgen 24 im Tragflansch 9 und durch die Zahnlücken lüfter 34. Sie sind aus Festigkeitsgründen mit einem 25 des unteren Zahnkranzes 19 angesaugt und durchgehenden ringförmigen Steg 35 verbunden, streicht eng am Ständerblechpaket 1, an den Wickel- Man benötigt nur ein Minimum an Material, wenn köpfen der Ankerwicklungen 2 und 3 sowie der Er- die geometrischen Abmessungen so gewählt werden, regerspule6 vorbei. 65 daß auf dem gesamten Weg der in Fig. 1 mit 26 be-

Dadurch erreicht man eine hervorragende Kühl- zeichneten Feldlinie immer etwa gleiche magnetische

wirkung und deshalb eine hohe Ausnutzung des ein- Induktion gemessen wird. Das ist in F i g. 4 durch die

gesetzten Materials, weil extrem hohe Stromdichten kegelig verlaufenden Verjüngungen 36 und 37 der

Läuferzähne und durch die ebenfalls kegeligen Stirnflächen 38 und 39 der magnetischen Verbindung 40 zwischen den Läuferzähnen angedeutet.

Bei der Ausführung nach F i g. 1 ist der Läufer doppelglockenförmig ausgebildet. Dabei ist in vielen Fällen die hohe Schwungmasse eines solchen Läufers vorteilhaft. Es ist jedoch auch mö^'ich, die Erfindungsgedanken in einer Ausführung nach F i g. 5 zu verwirklichen. Dort ist der Ständer doppelglockenförmig ausgebildet mit einem ringförmigen Zwischenläufer. Bei dieser Ausführung ist die Schwungmasse des Läufers sehr viel kleiner. Das kann sich bei nicht ortsfestem Betrieb eines Reluktanzgenerators vorteilhaft auswirken.

In die massive Doppelglocke 41 des Ständers sind die genuteten Blechpakete 42 und 43 eingesetzt, weiche die Ankerwicklungen 2 und 3 tragen. Auf der rotierenden Welle 44 ist der aus unmagnetischem Material, z.B. Aluminium, bestehende Tragflansch 45 befestigt, an welchen gleichzeitig Lüfterflügel 46 angegossen sind. Die inneren und äußeren Reluktanzzähne 47 und 48 des Läufers sind im Beispiel als durch den Ringsteg 49 zusammengehaltener massiver und aus ferromagnetischem Material bestehender Zahnring 50 ausgebildet, welcher in den Tragflansch 45 eingepaßt ist. Der Weg der von den Flügeln 46 geförderten Kühlluft ist durch Pfeile angedeutet. Sie

ίο wird einmal durch öffnungen 51 in der Doppelglocke 41 des Ständers angesaugt und strömt an der Erregerspule 6 vorbei durch die oberen Zahnlücken 52 des Läufers. Weiterhin wird sie durch die öffnungen 53 des Tragflansches 45 und durch die unteren Zahnlücken 54 des Läufers angesaugt. Auch hier ergibt sich eine intensive Kühlung der Ständerpakete 42 und 43 sowie der Erregerspule 6 und der Ständerteilwicklungen 2 und 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 besondere die Erregerwicklung ist allseitig umschlos- Patentansprüche: sen und von jeglicher Kühlluftzufuhr abgeschnitten. Infolgedessen können nur geringe Stromdichten zu-

1. Wechselspannungs-Reluktanzgenerator, des- gelassen werden, so daß ein erhöhter Aufwand an sen Ständer eine ringförmige Erregerwicklung so- 5 aktivem Material erforderlich ist.

wie eine Wechselspannungswicklung aufweist, Durch die schweizerische Patentschrift 403 049 welche in Nuten verteilt ist, die,ah einer inneren wurde bereits ohne Angabe eines näheren Lösungsund an einer äußeren zylindrischen Fläche des weges die Lehre vermittelt, bei einem Reluktanz-Ständers angeordnet sind und genuteten Flächen generator mit scheibenförmigem Läufer die Scheieines wicklungslosen Läufers gegenüberstehen, io benkonstruktion selbst als Ventilator auszubilden, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Eine derartige Ausführung ist nach der französischen Stirnseite des Läufers radial verlaufende Lüfter- Patentschrift 1423 751 bekannt. Dort wirken die flügel (22, 46) angeordnet sind, von welchen die Zähne der beidseitig eines Ständers angeordneten Kühlluft sowohl durch die inneren (25, 54) als Läuferscheiben gleichzeitig als Gebläseflügel und auch durch die äußeren (23, 52) Reluktanznuten 15 saugen jeweils von beiden Stirnseiten her Luft an der und über die Erregerwicklung (6) hinweg ange- Erregerwicklung, vorbei durch die Reluktanznuten, saugt wird. . Eine solche Anordnung ist jedoch nicht für Reluk-

2. Wechselspannungs-Reluktanzgenerator nach tanzgeneratoren mit zylindrischem Luftspalt geeig-Anspruch 1 mit axial seitlich der Wechselstrom- net.

wicklungen angeordneter Erregerwicklung, da- so Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

durch gekennzeichnet, daß der Läufer das axial Aufwand an aktivem Material und damit das Bauvo-

. an einer Seite gehaltene, ringförmige Ständer- lumen eines Reluktanzgenerators der eingangs ge-

blechpaket (1) in Form einer Doppelglocke (17) nannten Art durch Intensivierung der Kühlung zu er-

von drei Seiten umschließt und daß die Halterung niedrigen.

(9) des Ständerblechpakets (1) Durchbrüche zur 25 Die Erfindung besteht darin, daß an einer Stirn-Zuführung von Kühlluft zu den inneren Reluk- seite des Läufers radial verlaufende Lüfterflügel antanznuten (25) aufweist, geordnet sind, von welchen die Kühlluft sowohl

3. Wechselspannungs-Reluktanzgenerator nach durch die inneren als auch durch die äußeren Reluk-Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß tanznuten und über die Erregerwicklung hinweg andie Zähne (20, 21) des Reluktanzläufers trapez- 30 gesaugt wird.

artig oder hohlkehlförmig hinterschnitten sind. Für einen Wechselspannungs-Reluktanzgenerator

4. Wechselspannungs-Reluktanzgenerator nach mit axial seitlich der Wechselstromwicklungen anAnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geordneter Erregerwicklung wird vorgeschlagen, daß Doppelglocke des Läufers einschließlich der Lüf- der Läufer das axial an einer Seite gehaltene, ringförterflügel (34) in einem Stück aus weichmagneti- 35 mige Ständerblechpaket in Form einer Doppelglocke schem Stahl hergestellt ist (F i g. 4). von drei Seiten umschließt und daß die Halterung

des Ständerblechpakets Durchbrüche zur Zuführung von Kühlluft zu den inneren Reluktanznuten aufweist.

40 Weitere Ausgestalungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die Erfindung ergibt sich ohne nenrienwerten Aufwand eine intensive Belüftung. Dadurch läßt

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wechsel- sich der erforderliche Materialaufwand beträchtlich spannungs-Reluktanzgenerator, dessen Ständer eine 45 reduzieren, weil extrem hohe Stromdichten sowohl in ringförmige Erregerwicklung sowie eine Wechsel- der Wechselstromwicklung als auch in der Erregerspannungswicklung aufweist, weiche in Nuten verteilt wicklung zugelassen werden können. Die Luft ist, die an einer inneren und an einer äußeren zylin- streicht direkt an den Stellen vorbei, wo die Wärme drischen Fläche des Ständers angeordnet sind und erzeugt wird, nämlich an der Ankerwicklung, den genuteten Flächen eines wicklungslosen Läufers ge- 50 Ständerzähnen und an der Erregerwicklung,
genüberstehen. . Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen er-

In der Wechselstromwicklung eines Reluktanz- läutert.

generators wird durch Modulation des magnetischen Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfin-

Gleich-Erregerflusses eine Spannung induziert. Die dungsgemäßen Reluktanzgenerators mit ringförmifür eine Modulation erforderlichen periodischen 55 gern Innenständer und einer umschließenden Läufer-Schwankungen des magnetischen Leitwerts (Reluk- Doppelglocke;

tanz) bewirkt der Läufer. Dieser hat an seinem Um- F i g. 2 zeigt Ausschnitte der erfindungsgemäßen

fang in abwechselnder Reihenfolge jeweils etwa Blechschnitte des ringförmigen Ständerpaketes und gleich breite Zähne und Reluktanznuten. Die Anzahl der innen- und außenliegenden Zahnkränze der der Zähne des Läufers ist gleich der Polpaarzahl ρ 6o Läufer-Doppelglocke;

der Wechselstromwicklung. Reluktanzgeneratoren Fig.3 zeigt eine vorteilhafte Bewicklungsmögwerden als Mittelfrequenzgeneratoren verwendet. lichkeit des ringförmigen Ständers und die zugehöri-

Ein eingangs genannter und nach der britischen gen Lage der Läufer-Zahnkränze.;
Patentschrift 975 641 bekannter Reluktanzgenerator F i g! 4 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau einer

ist kompakt aufgebaut. Der magnetische Fluß wird 65 einstückigen, massiven Läufer-Doppelglocke;
auf kurzem Wege um die Erregerwicklung geführt. F i g. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Reluktanz-

Ein Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, daß die generator, bei welchem die Doppelglocke als Ständer Wicklungen nicht ausreichend gekühlt werden. Ins- ausgebildet ist, mit ringförmigem Innenläufer.