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Schleifringloser Drehstromgenerator
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem schleifringlosen
Drehstromge* rator nach der Gattung des Hauptanspruchs. Schleifringlose Drehstromgeneratoren
sind in Form von Klauenpolgeneratoren mit schleifringloser Erregermaschine sowie
als Generator mit schleifringlosem -Leitstückläufer bekannt.
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Der Drehstromgenerator mit Erregermaschine verfügt anstelle des stets
einem gewissen Verschleiß unterliegendem Schleifringteil über eine separate Erregermaschine,
die fiir sich selbst wieder einen kleinen Drehstromgenerator darstellt, bei der
aber die Dreiphasen wicklung umläuft und die Erregerwicklung feststeht. Dieser aus
der umlaufenden D reipha senwicklung der Erregermaschine kommende Strom wird durch
Dioden gleichgerichtet und dient zur Speisung der selbst mit umlaufenden Erregerwicklung,
die zusammen mit zwei
Klauenpolhälften, die sie beidseitig umschließen,
auf der angetriebenen Generatorwelle sitzt. Der Regler regelt bei dieser bekannten
schleifringlosen Ausführung eines Drehstromgenerators die feststehende Erregerwicklung
der mit dem Läufer umlaufenden zusätzlichen Erregermaschine.
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Ein solcher schleifringloser Drehstromgenerator ist vergleichsweise
aufwendig und benötigt eine Vielzahl von Einzelteilen.
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Die zweite bekannte Ausführungsform eines schleifringlosen Generators
mit Leitstückläufer verfügt weder über ein eigenes Lager noch über eine separate
Erregermaschine. Bei dieser Ausführungsform sitzt die Erregerwicklung als feststehende
Baukomponente auf einem ebenfalls feststehenden Innenpol im Zentrum des Generators.
Die Ständerwicklung befindet sich außen. Zwischen dem Innenpol und dem Ständer dreht
sich der Leitstückläuferl der aus zwei Polhälften mit einer vor gegebenen Anzahl
von klauenfö rmigen, ineinandergreifenden Polen besteht. Die Polhälften sind durch
einen Ring aus unmagnetischem Stahl verbunden. Eine topfförmig ausgebildete Polhälfte
verfügt über einen nabenförmigen Boden, an welchem der Leitstückläufer auf der Schneckenwelle
eines Getriebes befestigt ist, an welchetn der gesamte Generator angeflanscht ist.
Der Generator mit Leitstückläufer verfügt über keine eigenen Lager; er erregt sich
durch den feststehenden Innenpol, dessen Feld durch den Vorerregerstrom zunächst
verstärkt wird. Das Erregerfeld magnetisiert den umlaufenden Leitstückläufer, dessen
schwankender Magnetfluß in der Drehstromständerwicklung die dreiphasige Wechsel
spannung hervorruft, die dann in bekannter Weise durch Dioden gleichgerichtet wird.
Ein
solcher Generator mit schleifringlosem Leitstückläufer ist nur
für spezielle Anwendungsfälle verwendbar, beispielsweise für die Speisung von Eisenbahn-Lichtanlagen
und verfügt im Grunde über keine eigene Welle für die Läuferlagerung.
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Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße schleifringlose Drehstromgenerator
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß sich ein besonders einfacher, aber wegen der fehlenden Schleifringe im wesentlichen
praktisch wartungsfreier Dreht stromgenerator ergibt, der einwandfrei drehzahlfest
ist und weite hend unter Verwexrdung von Serienteilen hergestellt ist. Der erfindungsgemäße
Drehstromgenerator ist einfach aufgebaut und basiert wie die bekannten schleifringlosen
Generatoren auf dem Grundprinz zip von Flußschwankungsmaschinen. Er verfügt über
einen hohen Wirkungsgrad, da sich für den Magnetfluß von der feststehenden Erregerwicklung
auf den Läufer eine sehr große verfügbare Fläche ergibt. Die Zentrierung zwischen
Läufer mit Innenkern einerseits zur feststehenden Erregerwicklung und zur feststehenden
Ständerwicklung andererseits ist einfach, da der erfindungsgemäße Drehstromgenerator
über eine eigene, bevorzugt beidseitig im Generatorgehäuse gelagerte Welle verfügt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drehstromgenerators
möglich.
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Z zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt im Querschnitt in im wesentlichen schematischer,
hauptsächlich den Ständerwicklungs-, Erregerwicklungs- und Läuferbereich darstellender
Form eine Teildarstellung des bevorzugten Au sführungsbei spiels.
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Beschreibung der Erfindungsbeispiele Der Grundgedanke vorliegender
Erfindung besteht darin, den Läufer einer schleifringlosen Lichtmaschine bzw. eines
Drehstromgenerators als Klauenpolrad auszuführen und mit einem zugeordneten Innenkern
auf der angetriebenen Generatorwelle zu lagern, wobei die feststehende Erregerwicklung,
der so der geregelte Erregerstrom ohne Schwierigkeiten zugeführt werden kann, mit
dem Innenkern und dem angrenzenden Teil des Klauenpolrads einen Luftspalt bildet.
Ein weiterer Luft spalt bildet sich zwischen der jeweiligen Klaue des Klauenpolrads
und der Ständerwicklung, wodurch die Fluß schwankungen bewirkt werden, die zur Induzierung
des Dreiphasen-Wechselstroms in der Ständerwicklung führen.
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Inder Agist mit 1 die Welle des erfindungsgemäßen Drehstromgenerators
bezeichnet, die in Lagern 2 und 3 beidseitiger Lagerschilde 4 und 5 des Drehstromgenerators
gelagert ist. Die Lagerschilde verfügen außen über sich aufeinander zu erstreckende
Ringflansche 4a, 5a, die, gegebenenfalls unter Zwischenfügung eines weiteren Ringflansches
oder Teilzylinders 6 zusammengespannt sind, und zwar
mit Hilfe von
über den Umfang verteilt angeordneten, mit 7 bei zeichneten Spannschrauben.
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Die äußeren Ringflansche 4a, 5a sowie der Teilzylinder 6 nehmen den
Ständerteil 8 des Drehstromgenerators mit Ständerwicklung 9 auf und lagern diesen,
desgleichen ist an den Lagerschilden in sicht näher bezeichneter Weise eine Stirnscheibe
oder ein Halteteil 10 gelagert, welches die feststehende Erregerwicklung 11 mit
ihrem zu geordneten, aus magnetischem Material bestehenden Bett 12 trägt.
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Der Läufer 13 besteht aus einem Klauenpolrad 14, welches auf der Welle
1 sitzt und angrenzend an einen massiven Innenkern 15 angel ordnet ist. Das Klauenpolrad
14, dessen Aufbau für sich gesehen bew kannt ist und aus einem Nabenteil mit äußeren
klauenartig ausgebil deten Polen besteht, rotiert mit dem Innenkern 15 und überträgt
so den von der Erregerwicklung 11 ausgehenden Magnetfluß in Forxfl von durch die
einzelnen Klauen bewirkten Fluß schwankungen auf die Erregerwicklung 9. Wie in der
Zeichnung dargestellt, bilden sich zwei Luftspalte, nämlich ein Luftspalt A zwischen
den Klauen des Klauenpolrads 14 und der Ständerwicklung sowie ein Luftspalt B zwischen
der Erregerwicklung bzw. ihrem bettartigen Trägerteil 12 und dem angrenzenden Innenkern
15 sowie dem Seitenbereich des Klauenpolrads, der gebildet ist von dessen Nabe.
Es ergibt sich bezüglich des Luftspaltes B eine praktische Umfassung der Erregerwicklung
von zwei Seiten, was zur Verringerung von Verlusten bei trägt.
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magnetische F ß reis Der gebildete sc ie t sich entlang der Pfeile
C, also von der Erregerwicklung 11 mit Wicklungsträger 12, Luftspalt B und Innenkern
15 auf die Nabe des Klauenpolrades 14 sowie auch direkt
entlang
dem Pfeil C' zur Polradnabe, von dort über den Luftspalt A zur Ständerwicklung 8
und über das mittlere zylindrische Teilstück 6 zum Halteteil 10 und zurück zur Erregerwicklung.
Sämtliche dieser Teile bestehen aus magnetisch leitendem Material.
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Der erfindungsgemäße Drehstromgenerator ist drehzahlfest und verfügt,
obwohl in schleifringloser Ausführung, über einen kostengünstigen, einfachen Aufbau.