DE2542011A1 - Buerstenloser alternator - Google Patents

Description

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Ivan MRCUN, 6i23o DOMZALE, Kajuhova 4, Jugoslawien

Bürstenloser Alternator

Gegenstand der Erfindung ist ein bürstenloser Alternator, der eine hohe spezifische Leistung aufweist. Die Forschung nach einem elektrischen Generator, der einen Rotor ohne Wicklung und Bürsten mit der Möglichkeit der Regelung der Erregung hätte, ergab in letzter Zeit viele Ideen und mehr oder weniger erfolgreiche Ausführungen. Keine von diesen Ausführungen hat jedoch den heute meist verwendeten Klauenpolgenerator ersetzt. Dieser Generator besitzt eine hohe spezifische Leistung (W/kg). Die Nachteile dieses Generators sind jedoch: die Rotorwicklung, die Schleifringe und die Bürsten.

Das Ziel der vorgelegten Erfindung war die Herstellung einer solchen Konstruktion eines bürstenlosen Alternators, der die gleiche spezifische Leistung wie die Bürstenausführung hätte, zuglei ch aber auch alle Vorteile der bürsten- j losen Ausführung. Dieses Ziel wurde mit einer neuen Konstruktion!

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des Stators und des Rotors erreicht. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Fortsetzung und den Zeichnungen dargestellt und beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 den Alternator im Längsschnitt,

Fig. 2 die Seitenansicht in axialer Richtung auf den Statorausschnitt ohne die Stator- und die Erregerwicklung,

Fig. 3 axonometrisch den Statorzahn in erster Ausführungsform, neben dem sich der Rotorool befindet,

Fig. 4 die Ansicht nach außen in radialer Richtung gegen die Statorzähne bzw. die Rotorpole, woraus zu ersehen ist, wie die Rotorpole die Statorzähne überdecken,

Fig. 5 axonometrisch den Statorzahn in zweiter Ausführungsform .

Fig. 1 des erfindungsgemäßen bürstenlosen Alternators zeigt den Querschnitt des Rotors. Auf die Achse ist eine Hülse 7 mit dem Rotorkranz 11 angepreßt, von der anderen Seite ist jedoch ein gleicher Kranz 11 aufgesteckt und mit Schrauben befestigt, mit deinen Hilfe der Rotor zusammengebaut bzw. auseinandergenommen werden kann. Auf beiden Rotorkränzen 11 befinden sich nach innen umgebogene Pole 4, die so angeordnet sind, daß die Symmetrielinie des Poles 4 auf einer Seite gleichzeitig die Symmetrielinie der Lücke zwischen den Polen auf der Gegenseite ist. Auf diese Weise bewegen sich beim Drehen abwechselnd über den Zahn der Pol 4 des linken und des rechten Kranzes bzw. der Süd- und der Nordpol. Jeder Kranz kann eine beliebige Polzahl ι besitzen. Die gemeinsame Zahl der Pole 4 kann zwei, vier, sechs acht usw* betragen, was die gewünschte Frequenz bei gegebener

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Umdrehungszahl ergibt. Die Form des Poles 4 ist einer parabolischen Funktion ähnlich, wie das aus Fig. 3, Pos. 4 ersichtlich ist.

Der Rotor ist mit Stator, der aus Zähnen 1 und dem Joch 8 "besteht, umgeben. Das Joch 8, das wie die Mehrzahl der Joche bei elektrischen Maschinen lamelliert ist, wird von zwei Ringen gebildet. Der Ring des Joches 8 bildet ein zusammengewickeltes Band aus Dynamoblech. Die zusammengewickelte Spule ist an einigen Stellen auf der Außenseite durch Argonschweißen zusammengeschweißt. In derart gewickelte und zusammengehaltene Ringe werden Nuten, in die die Zähne 1 eingesetzt werden, eingeschnitten bzw. ausgehobelt. Bei größeren Maschinen müssen die Zähne bei ihrer Einsetzung in die Nut elektrisch isoliert werden. Wie diese Zähne 1 eingesetzt sind, wird in Fig. 2 erläutert.

Die Zähne 1 sind wegen besonderer Form so lamelliert, daß durch ihre Anzahl die Zahndicke gegeben ist. Auf seinem oberen Teil ist der Zahn 1 auf ungefähr doppelte Breite verbreitert. Diese Breite macht es möglich, daß die Oberfläche vergrößert und die Magnetflußdichte im Luftspalt verkleinert wird, was die Zahl der Erreger-Amperewindungen herabsetzt. Der Zahn 1 besitzt auf seinem engeren Teil einen Ansatz 9, der dazu dient, daß auf der Statoraußenseite der Ansatz 9 mit dem Joch 8 durch Argonschweißen verbunden werden kann. Auf diese Weise wird eine mechanische Verbindung zwischen Zahn 1 und Joch 8 erzielt, wobei die Schweißstellen keine Kurzschlußwindungen darstellen. Die Ansätze 1o am breiten Zahnteil halten den Träger 5, auf dem die Erregerwicklung 6 befestigt ist. Der Träger 5 besteht aus nichtmagnetischem Werkstoff und ist in Ansätze 1o eingesetzt und mit ihnen vernietet, die noch die Aufgabe besitzen, daß sie als Zusatzfläche für den Magnetfluß vom Magnetpol 4 auf den Zahn 1 dienen.

Die Fläche beim Luftspalt wird den Zähnen 1 auf zwei Ausführungsweisen vergrößert. Die erste ist in Fig. 3 dargestellt

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Auf dem "breiten Teil des Zahnes 1 sind die AuBerableciie 3 nach außen gebogen. Diese Bleche 3 besitzen neben Oberflächenvergrößerung noch die Aufgabe, daß dadurch der Zeitverlauf des magnetischen Überganges geformt wird bzw. daß sich die Form der Ausgangsspannung der Sinusspannung annähert. Dem. gleichen Zweck dient auch die zweite in Fig. 5 dargestellte Ausführung. Der Zahn ist in eine Richtung abgebogen, so daß er nach der Bearbeitung auf der Drehbank (bei schon zusammengesetztem Stator) eine größere Oberfläche 3' erhält. Auf den Zähnen 1 ist auf bekannte Weise eine Dreiphasen-Ankerwicklung 2 aufgewickelt, die eine bestimmte Anzahl von Statorzähnen in Abhängigkeit von der Freauenz umfaßt.

Der erfindungsgemäße bürstenlose Alternator arbeitet folgenderweise: Der Magnetkreis ist auf eine solche Weise geschlossen, daß die Erregerwicklung 6 in der Hülse 7 und in der Rotorachse einen magnetischen Durchfluß bildet, der über den Kranz 11 und den Pol 4 durch den Luftspalt über die abgebogenen Außenbleche 3 oder die größere Oberfläche 3' des breiteren Teiles der Zähne 1 in das Joch 8, von dort aber erneut in den Zahn und durch den Luftspalt zum Pol 4 und durch den Kranz der anderen Rotorseite fließt. Beim Drehen des Rotors bewegen sich abwechselnd über jeden Zahn 1 der Nord- und der Südpol des Rotors, ein jeder von seiner eigenen Seite. Im schmalen Teil des Zahnes 1 vereinigt sich der aus beiden Zahnseiten kommende Magnetfluß in einen Querschnitt, durch den der Magnetfluß in beiden Richtungen fließt. Auf diesem Teil befindet sich die Ankerwicklung. Eine solche Zahnkonstruktion gewährleistet einen maximalen Wirkungsgrad der Maschine.

- Patentansprüche -

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Claims (4)

P A T E N T A N a P R Ü C H E

1. Bürstenloser Alternator, dadurch gekennzeichnet , daß er ein getrennt gefertigtes Joch (8) und Zähne (1) besitzt, daß das Joch (8) aus zwei Ringen gebildet wird, die rechtwinklig zur Rotorachse lamelliert und aus Ringen zusammengesetzt oder aus einem Band gewickelt sind, in den Nuten für die Zähne eingearbeitet sind, dai3 die Zähne (1) in Richtung der Rotorachse so lamelliert sind, daß die Lamellen die Dicke des Zahnes (1) bilden, daß die Zähne beim Luftspalt ungefähr zweimal so breit sind wie beim Joch (8) und beim Teil, wo sich die Ankerwicklung (2) befindet, daß sie einen unteren Ansatz (9) und den Ansatz (io) besitzen ur,d da Π sie nach außen gebogene Außenbleche (3) bzw. vergrößerte Oberflächen (3')> bei denen der ganze Zahn nach außen gebogen ist, besitzen.

2. Bürstenloser Alternator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß er parabolisch geformte Pole (4) besitzt.

3. Bürstenloser Alternator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähne (1) und das Joch (8) aus einem Stück hergestellt sind, wobei der Zahn (1) eine derjenigen in Anspruch 1 ähnliche Form behält.

4. Bürstenloser Alternator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er ein von den Zähnen (1) getrennt hergestelltes Joch (8) besitzt, wobei der Zahn (1) aus einem Stück gefertigt und dem in Anspruch 1 beschriebenen Zahn (1) in der Form und Funktion gleich ist.

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