DE2163208A1 - Elektromagnetischer generator - Google Patents

Elektromagnetischer generator

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DE2163208A1
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Gerhard Schneider
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H02K99/10Generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

  • Elektromagnetischer Generator Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Generator, der mit Erregerwicklungen versehene Polschuhe und einen Anker aufweist.
  • Bekannte elektromagnetische Generatoren weisen einen Ständer und einen in dem Ständer umlaufenden, angetriebenen Läufer auf.
  • Je nach Ausführung enthält entweder der Läufer Polschuhe mit einer Erregerwicklung, so daß die zu erzeugende 5spannung der dann den Anker bildenden Ständerwicklung entnehmbar ist, oder es enthält umgekehrt der Ständer Polschuhe mit einer Erregerwicklung, so daß die zu erzeugende Spannung der dann den Anker bildenden Läuferwicklung über Schleifringe oder Kommutatoren entnehmbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von elektromagnetischen Generatoren, insbesondere von elektromagnetischen Generatoren kleiner Leistung, zu vereinfachen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Welle, an der eine Scheibe aus magnetisierbarem Material befestigt ist, die auf einem ersten koaxial zu der gelle liegenden Kreis symmetrisch ver, teilt die parallel zu der Welle angeordneten Polachuhe auSwelat, durch eine zu der Welle exzentrisch angeordnete Ankerwelle, an der eine Ankerscheibe aus magnetisierbarem Material befestigt ist, die auf einem zweiten koaxial zu der Ankerwelle liegenden Kreis symmetrisch verteilt parallel zu der Ankerwelle polschuhartig ausgebildete und mit Wicklungen versehene Kerne aufweist, deren freie Enden im wesentlichen in derselben Ebene liegen wie die freien Enden der Polschuhe, und durch ein die Welle mit der Ankerwelle verbindendes Getriebe.
  • Bei der Erfindung ist von dem bisher verwendeten Prinzip des Auf- und Abbaus der elektromagnetischen Felder zwischen Erregerwicklung und Anker im wesentlichen in Radialrichtung des Generators übergegangen auf das Prinzip des Auf- und Abbaus dieser Felder im wesentlichen in Axialrichtung des Generators.
  • Der Generator nach der Erfindung wirkt nach Art eines Transformators mit Röhrenwicklungen. Sein Wirkungsgrad wird dadurch im Vergleich zu bekannten elektromagnetischen Generatoren, insbesondere im Vergleich zu Asynchron-Generatoren, verbessert.
  • Die Wechselwirkung der Felder kommt dadurch zustande, daß Polschuhe einerseits und Kerne andererseits sich auf exzentrisch angeordneten Kreisen bewegen, wodurch beim Umlauf der Generatorwelle die Polschuhe und die zugehörigen Kerne sich zyklisch annähern und entfernen. Das Getriebe hat die Aufgabe, Scheibe und Ankerscheibe im Gleichlauf zu halten und die anziehenden und abstoßenden Kräfte der Felder zu kompensieren. Dieses wirkt sich folgendermaßen aus: Die Felder der Scheibe wirken in Drehrichtung, die Felder der Ankerscheibe entgegen der Drehrichtung.
  • Die dadurch entstehenden Kräfte heben sich zum großten Teil im Getriebe auf. Durch diese teilweise Aufhebung der Kräfte ergibt sich die Möglichkeit, den Generator leichter anzutreiben, so daß der Wirkungsgrad höher liegt als bei denbisher bekannten Generatoren. Es entateht ein "elektromagnetischer Generator mit SFnchron-Eompensation-Antrieb". Ein weiterer Vorteil bestent darin, daß der Aufbau von Polschuh und Kern mit zugehörigen Wicklungen und ihre Anbringung an die Scheibe aus magnetisierbarem Material einfacher sind als das Wickeln der bekannten Ständer und/oder Läuferwicklungen in Nuten.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind Welle und Ankerwelle in Axialrichtung des Generators nebeneinander angeordnet und weisen an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten die Scheibe mit den Polschuhen und die Ankerscheibe mit den Kernen auf, wobei das Getriebe eine parallel zu Welle und Ankerwelle angeordnete Getriebewelle aufweist. Diese Ausgestaltung macht besonders die einfache Ausführung des Generators nach der Erfindung deutlich, der praktisch aus zwei Wellenstümpfen mit angeflanschten Scheiben aus magnetisierbarem Material mit Kernen einerseits und Polschuhen andererseits besteht.
  • In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Ankerwelle als Hohlwelle ausgebildet sowie exzentrisch um die Welle gelagert und weist einen gehäuseartig aufgeweiteten Teil auf, der die Ankerscheibe bildet und in dem die Scheibe mit den Polschuhen angeordnet ist. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der gehäuse artig aufgeweitete Teil zwei jeweils mit Kernen versehene Ankerscheiben bildet und wenn die in dem gehäuseartig aufgeweiteten Teil angeordnete Scheibe auf beiden Seiten Polschuhe aufweist. Bei dieser Weiterbildung besteht ein Vorteil darin, daß auf beiden Seiten der Scheibe Polschuhe angeordnet sein können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Wicklungen nicht mehr durch ein besonderes Gehäuse abgedeckt zu werden brauchen. Bei der zuletzt genannten Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Welle hohl ausgeführt und exzentrisch um die Ankerwelle angeordnet sein.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen elektromagnetischen Generator mit in Axialrichtung des Generators nebeneinander angeordneten Welle und Ankerwelle; Fig. 2 in schematischer Darstellung einen elektromagnetischen Generator mit einer als Hohlwelle ausgebildeten, innerhalb einer anderen Welle exzentrisch gelagerten Ankerwelle; Fig. 3 im Diagramm die Lage der Polschuhe und Kerne.
  • Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einem Lager 11 eine Welle 12 gelagert, die an einer Stirnseite eine Scheibe 13 aus magnetisierbarem Material aufweist. An der Scheibe 13 sind auf einem Kreis symmetrisch Polschuhe 14 befestigt, von denen jeder eine Erregerwicklung 15 trägt. Die Erregerwicklungen 15 sind über Schleifringe 16 gespeist, die auf der Welle 12 befestigt sind.
  • In einem weiteren Lager 21 ist eine Ankerwelle 22 gelagert, die parallel zu der Welle 12 angeordnet ist. Die Ankerwelle 22 weist an der der Scheibe 13 zugewandten Stirnseite eine Ankerscheibe 23 aus magnetisierbarem Material auf. An der Ankerscheibe 23 sind auf einem Kreis Kerne 24 befestigt, von denen jeder eine.Wicklung 25 trägt. Die freien Enden der Kerne 24 liegen - abgesehen von einem Luftspalt - in derselben Ebene wie die freien Enden der Polschuhe 14. Die Wicklungen 25 sind mit Schleifringen 26 verbunden, die auf der Ankerwelle 22 befestigt sind.
  • An der welle 12 ist ein Zahnrad 17 befestigt, das über einen Zahnriemen 18 mit einem Zahnrad 31 eines Getriebes 30 verbunden ist. An der Ankerwelle 22 ist ein Zahnrad 27 befestigt, das über einen Zahnriemen 28 mit einem Zahnrad 32 des Getriebes 30 verbunden ist. Zahnrad 31 und Zahnrad 32 sind auf einer Welle 33 befestigt, die in Lagern 34, 35 gelagert ist.
  • Mit den vorgenannten Element ;.c;t So Wirl@@@gsweise des elektromagnetischen Genera@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@ @@@@@@ auf das in Fig. 3 enthaltene Diagramm bezug @@@@@@@@@@@@@ Xsi Die Scheibe 13 weist auf einem Kreis 41, dessen Mitteipunkt sr- die welle 12 gebildet ist, symmetrisch verteilt sechs Polschuhe 14 auf die durch Kreise 42 bis 47 dargestellt sind. Die Ankerscheibe 23 weist aut einem Kreis 51, dessen gegenüber dem Mittelpunkt des Kreises 41 versetzter Mittelpunkt durch die Ankerwelle 22 gebildet ist, sechs Kerne 24 auf, die durch Kreise 52 bis 57 dargestellt sind. In dem dargestellten Zeitpunkt ist der Kern 52 mit dem Polschuh 42 deckungßgleich; die Kerne 53 und 57 überdecken die Polschuhe 43 und 47 noch zu einem wesentlichen Teil; die Kerne 54 und 56 überdecken die Polschuhe 44 und 46 zu einem geringen Teil; der Kern 55 liegt in Axialrichtung gesehen neben dem Polschuh 45. Drehen sich nun die Wellen 12 und 22 um 60 im Gegenuhrzeigersinn, gelangt der Kern 52 an die Stelle des Kerns 53, der Kern 53 an die Stelle des Kerns 54 usw.; der :Polschuh 42 gelangt an die Stelle des Polschuhs 43, der Polschuh 43 an die Stelle des Polschuhs 44 usw. Bei einer weiteren Drehung der Wellen 12 und 22 um 60° gelangt der Kern 52 an die Stelle des Kerns 54, der Kern 53 an die Stelle des Kerns 55 usw.; der Polschuh 42 gelangt an die Stelle des Polschuhs 44, der Polschuh 43 an die Stelle des Polschuhs 45 usw. Mit anderen Worten: Die im Ausführungsbeispiel vorgesehenen sechs Polscnuhe 14 kommen mit den sechs Kernen 24 zyklisch zur Deckung und außer Deckung, wodurch zyklisch eine Erregung der auf den Kernen 24 enthaltenen Wicklungen 25 stattfindet. Die Zahl der Kerne 24 kann von der Zahl der Polschuhe 14 verschieden sein, wodurch sich Kerne und Polschuhe nicht paarweise, sondern im Wechsel annähern und entfernen. Die Durchmesser der Kreise 41 und 51 können verschieden sein, obwohl gleiche Durchmesser bevorzugt werden. Auch die Querschnitte der Kerne 24 und der Polschuhe 14 können unterschiedlich sein.
  • Bei dem in Fig. 2 dargestellten AusfXlrungsbeispiel ist die Scheibe 13 aus magnetisierbarem Material etwa mittig an der Welle 12 befestigt, die in zwei Lagern 11 gelagert ist. Die Scheibe 13 weist auf beiden Blächen Polschuhe 14 auf.
  • Die Ankerwelle 22 ist als Hohlwelle ausgebildet, die mit Hilfe zweier Lager 21 exzentrisch um die Welle, 12 gelagert ist. Die Ankerwelle 22 weist einen gehäuseartig aufgeweiteten Teil 29 auf. Dieser Teil 29 bildet einmal zwei mit den Kernen 24 versehene Ankerscheiben 23; zum anderen umgibt dieser Teil 29 die Scheibe 13. Auf diese Weise entsteht ein Doppelgenerator, dessen Spannungen von den getrennten Schleifringen 26 abnehmbar sind. Es ist auch möglich, nur eine Hälfte dieses Doppelgenerators vorzusehen. Die Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist identisch mit der vorstehend anhand der Fig. 1 beschriebenen Wirkungsweise. Die Erregerwicklung 15 kann mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom gespeist sein, wodurch ein Asynchron- oder ein Synchrongenerator entsteht. Werden beim Speisen der Erregerwicklung 15 mit Gleichstrom die Schleifringe 26 durch Kommutatoren ersetzt, entsteht ein Gleichstromgenerator.
  • Bei dem Getriebe 30, welches die beiden Wellen 12 und 22 verbindet, handelt es sich um ein übliches Getriebe. Es kann je nach Anwendungsfall Abtriebswellen aufweisen, deren Drehzahl im Verhältnis 1 : 1 - wie beschrieben - oder 1 : 2 und dergleichen aufweist, um die Zwischenstellungen zu vermeiden, die vorstehend anhand der Fig. 1 beschrieben wurden, oder um den Generator als Frequenzgenerator betrteiben zu können. Die Zahl und die Form der Polschuhe 14 und der Kerne 24 kann --wie bei den bekannten Generatoren - dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden.

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    S Slektromagnetischer Generator, der mit Erregerwicklungen versehene Polschuhe und einen Anker aufweist, gekennzeichnet durch eine Welle (12), an der eine Scheibe (13) aus magnetisierbarem Material befestigt ist, die auf einem ersten koaxial zu der Welle (12) liegenden Kreis symmetrisch verteilt die parallel zu der Welle (12) angeordneten Polschuhe (14) aufweist, durch eine zu der Welle (12) exzentrisch angeordnete Ankerwelle (22), an der eine Ankerscheibe (25) aus magnetisierbarem Material befestigt ist, die auf einem zweiten koaxial zu der Ankerwelle (22) liegenden Kreis symmetrisch verteilt parallel zu der Ankerwelle (22) polschuhartig ausgebildete und mit Wicklungen (25) versehene Kerne (24) aufweist, deren freie Enden im wesentlichen in derselben Ebene liegen wie die freien Enden der Polschuhe (14) und durch ein die Welle (12) mit der Ankerwelle (22) verbindendes Getriebe (30).
  2. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (12) und die Ankerwelle (22) in Axialrichtung des Generators nebeneinander angeordnet sind und an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten die Scheibe (13) mit den Polschuhen (14) und die Ankerscheibe (23) mit den Kernen (24) aufweisen, und daß das Getriebe (SP) eine parallel zu der Welle (12) und der Ankerwelle (22) angeordnete Getriebewelle (33) aufweist.
  3. 3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (22) als Hohlwelle ausgebildet sowie exzentrisch um die Welle (12) gelagert ist und einen gehäuseartig aufgeweiteten Teil (29) aufweist, der die Ankerscheibe (23) bildet und in dem die Scheibe (13) mit den Polschuhen (14) angeordnet ist.
  4. 4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuseartig aufgeweitete Teil (29) zwei jeweils mit Kernen (24) versehene Ankerscheiben (23) bildet und daß die in dem ,gehäuseartig aufgeweiteten Teil (29) angeordnete Scheibe (13) auf beiden Seiten Polschuhe (14) aufweist.
DE19712163208 1971-12-20 Elektromagnetischer Generator Expired DE2163208C3 (de)

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DE2163208A1 true DE2163208A1 (de) 1973-06-28
DE2163208B2 DE2163208B2 (de) 1976-10-28
DE2163208C3 DE2163208C3 (de) 1977-06-08

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993016521A1 (fr) * 1992-02-13 1993-08-19 Jean Paul Aubry Machine tournante generatrice de courant sinusoidal de frequence independante de sa vitesse de rotation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993016521A1 (fr) * 1992-02-13 1993-08-19 Jean Paul Aubry Machine tournante generatrice de courant sinusoidal de frequence independante de sa vitesse de rotation
FR2687512A1 (fr) * 1992-02-13 1993-08-20 Aubry Jean Paul Machine tournante generatrice de courant sinusouidal de frequence independante de sa vitesse de rotation.

Also Published As

Publication number Publication date
DE2163208B2 (de) 1976-10-28

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