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Elektrischer Stromerzeuger, dessen Stator aus abwechselnd aufeinanderfolgenden
Polelementen mit erregenden und erregten Wicklungen besteht, die zusammen nur einen
Bruchteil des Rotorumfanges einnehmen. Die Erfindung bezieht sich auf einen zur
Ausnutzung der Windkraft bestimmten Wechselstromerzeuger, dessen Rotor als Windrad
ausgebildet ist. Dabei entfallen alle mechanischen Hilfsmittel zur Übertragung der
kinetischen Energie des Windrades auf andere mechanische Teile und ist wegen des
Wegfalls aller zu Störungen Anlaß gebenden Zwischenteile keine Wartung nötig.
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Die Durchführung dieses scheinbar so einfachen Erfindungsgedankens
stieß indessen auf Schwierigkeiten, weil es nicht anging, einfach den Rotor eines
gebräuchlichen Stromerzeugers durch ein Windrad zu ersetzen. Denn wäre das Windrad
von einem die ruhenden Pole tragenden Stator umgeben, so würde dieses bei seinem
großen Gewicht und Durchmesser äußerst schwierig und nur mit unerschwinglichen Kosten
in der luftigen Höhe, in der sich ein Windrad drehen muß, zuverlässig und auch gegen
Orkane gesichert aufgestellt werden können, und überdies dem Wind den freien Zutritt
zum `i indrad mehr oder weniger versperren. Aus diesem Grunde wird gemäß der Erfindung
von der an sich bekannten Einrichtung Gebrauch gemacht, den Stator eines Stromerzeugers
nur um einen Bruchteil des Kreises, innerhalb dessen der Rotor sich dreht, herumreichen
zu lassen und den ausgeführten Sektor des Stators mit Polelementen zu besetzen,
die abwechselnd erregende und induzierte Wicklungen tragen. Gemäß der Erfindung
ist der Stator unterhalb der Drehachse des `Windrades angeordnet. Hierdurch wird
erreicht, daß das feste Gestell nur bis zum Windradlager heran, nicht aber darüber
hinaus, zu reichen braucht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Abb. i zeigt eine Vorderansicht des Windrades mit dim elektrischen
Generator und Abb. a eine Seitenansicht.
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Abb. 3 4 und 5 zeigen den Verlauf der rriagnetischen Kraftlinien durch
die verschiedenen Pole während der Erzeugung einer Periode eines Wechselstroms.
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Das Windrad A bildet zugleich den Rotor des Genei ators, welcher sich
an dem Stator D vorbeibewegt. An dem Umfange z des Windrades i sind Platten 3 aus
magnetischem Stoff der Reihe nach hintereinander mit kleinen Zwischenräumen 4. befestigt.
Diese bewegen sich an dem Stator 4 vorbei, weicher sich über einen Teil des Umfanges
erstreckt. Es sei angenommen, daß der Stator mit 5 Polen, welche an einem gemeinsamen
Joch io sitzen, versehen sei, wobei die fünf Pole 5, 6, 7, 8, g wie auch die Platten
3 aus Lamellen bestehen. Auf dem mittelsten Pol ? ist eine induzierte Wicklung ii
angeordnet und auf den Polen 6 und 8 zu beiden Seiten des Pols 7 Erregerwicklungen
12 und 13, die entgegengesetzt
gewunden sind, so daß der Pol 6
beispielsweise negativ, der Pol 8 positiv wird. Die äußeren Pole 5 und g sind unbewickelt
und dienen dazu, einen gleichmäßigen Kraftlinienfluß durch die benachbarten Pole
6 und 8 zu sichern. Die Pole des Stators sind so bemessen und gegenüber den Schlußstücken
angeordnet, daß zwei Polflächen 1q. und der zwischenliegende Luftraum zusammen gleich
sind der Länge einer der Platten a, b, c (Abb. 3) und eine Polfläche zuzüglich
der zwei benachbarten Lufträume etwas kürzer. als eine metallene Kraftlinienschlußplatte,
so daß sie die vorhergehende und folgende Polfläche etwas überlappt,-- wenn sie
symmetrisch einem Pole gegenübersteht, wie Ab. q. erkennen läßt. Bei dieser
Anordnung erzeugt die Bewegung einer Induktorplatte b in der Wicklung ii des Poles
7 eine elektromotoriFche Kraft in folgender Weise Die Platte b (Abb. 3) überbrückt
zunächst die beiden Polschuhe 7 und B. In diesem Augenblick ist der Betrag der Änderung
des Kraftlinienflusses durch den Pol 7 ein Minimum, ebenso die elektromotorische
Kraft, die in der Wicklung ii induziert wird. Wenn sich b in der Richtung des Pfeiles
bewegt, so wächst die in Z@'icklung ii induzierte elektromotorische Kraft. In der
in Abb. 4 gezeigten Stellung ist der Betrag der Veränderung der durch den Pol 7
fließenden Kraftlinien ein Maximum, ebenso die elektromotorische Kraft in der Wicklung
ii. Dann nimmt die Zahl der Kraftlinien durch den Pol 7 und die elektromotorische
Kraft in der Wicklung ix wieder ab, bis die Induktorplatte b die Stellung der Abb.
5 erreicht hat. Dort ist die Änderung des Kraftlinienflusses durcb den Pol 7 wiederum
Null oder ein Minimum und die elektromotorische Kraft in der Wicklung ii ist gleichfalls
ein Minimum. Die Bewegung der Platte b von der in Abb. 3 bis zu der in Abb. 5 gezeigten
Stellung entspricht somit einer halben Periode. Das Maximum für die ztveite Hälfte
wird erreicht, wenn der Zwischenraum zwischen den Induktorplatten b und c symmetrisch
zum Pol 7 steht. Wenn die Platte c die Stellung der Induktorplatte l: in Abb. 3
erreicht hat, ist die Periode vollendet. Die unbewickelten Pole 5 und g schließen
den magnetischen Kreislauf der Pole 6 und 8, wenn er zwischen einem der letzteren
und dem Pol 7 unterbrochen ist, so daß der Kraftlinienfluß durch die Erregerpole
6 und 8 beinahe gleich groß bleibt, ohne Rücksicht auf die Bewegung des Rotors,
die Erzeugung einer gegenelektromotorischen Kraft in den MWicklungen 12 und 13 vermieden
wird und Änderungen des magnetischen Feldes auf die der Wicklung ii beschränkt bleiben.
Die Polklemmen der Wicklung ii können mit einem Gleichrichter verbunden sein, um
den @j echselstrom in einen Gleichstrom zu verwandeln, auch kann ein Teil dieses
Gleichstroms zur Erregung der Wicklungen 12 und 13 verwendet werden.
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Die beschriebene Anordnung ist außerordentlich einfach und dauerhaft,
da alle Windungen und Verbindungen feststehen und feuchtigkeitsbeständig gemacht
werden können. Die bewegten Teile des Generators sitzen am Windrade und die Reibung,ist
auf ein einziges Lager beschränkt. Getriebe oder mechanische Kupplungen fehlen völlig,
woraus sich ein hoher mechanischer '\,#'irkungsgrad und geringe Unterhaltungskosten
sowie Wartung ergeben. Die Erfindung kann bei j edem Windrade angewendet werden.
Die am Umkreise .des Windrades angebrachten Platten 3 vermehren dessen Gewicht,
so daß eine Schwungradwirkung erzielt wird und das Windrad bei Veränderungen der
M indgeschwindigkeit, welche Änderungen der Spannung ergeben würden, gleichmäßig
läuft. Hierdurch wird eine bessere Regelung bei durchschnittlich konstantem Wind
ermöglicht.