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Kleingenerator Die Erfindung betrifft einen Kleingenerator, insbesondere
zur Verwendung an Fahrzeugen, wie Fahrrädern, Motorrädern, Kleinwagen o. dgl., zur
Erzeugung von elektrischem Strom für Licht oder sonstige Zwecke.
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Kleingeneratoren für Fahrzeuge mit einem umlaufenden Magnet und lamelliertem
Anker werden bisher so ausgebildet, daß der Magnet als Ring gestaltet und, nachdem
er magnetisiert worden ist, einem Anker gegenübergestellt wird, der in Achsrichtung
verlaufende Blechpakete besitzt, deren Spulen seitlich des Magnets verlaufen. Es
werden also die Ankerbleche mit ihren vorderen, dem Magnet gegenüberstehenden Teilen
als magnetische Leiter verwendet, während die Stromerzeugung erst in den hinteren,
von der Spule umgebenen Teilen erfolgt. Dieser lange Kraftlinienweg erfordert nicht
nur starke magnetische Kräfte, sondern insbesondere einen sehr engen Luftspalt zwischen
Magnet und Anker, da ein zu breiter Luftspalt wegen des hohen magnetischen Widerstandes
der Luft die magnetische Spannung zu stark herabsetzt. Die Erzeugung eines engen
Luftspaltes ist jedoch nur bei Verwendung von Teilen höchster Fertigungsgenauigkeit
möglich. Es sind aber magnetisch kräftige Werkstoffe, insbesondere Hartstähle wegen
ihrer Härte nur schwer bearbeitbar. Deshalb kommen gegossene Stücke zum Einbau,
die dann jedoch infolge ihrer Fertigungsfehler elektrische Spannungsunterschiede
aufweisen und somit entweder zu deren Korrektur nötige Mittel erfordern oder für
die Verbraucher infolge mangelhafter Speisung entstehende Unterleistung, z. B. geschwächtes
Licht bei Lampen, oder infolge Überspeisung entstehenden vorzeitigen Verschleiß,
z: B. schnelles Durchbrennen der Lampen, zur Folge haben.
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Es ist auch bereits versucht worden, als umlaufenden Magnet einen
Sternmagnet zu verwenden und dadurch die abzuschleifende Werkstoffmenge
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zu vermindern, da in diesem Fall nur die Sternspitzen bearbeitet werden müssen.
Diese Bauform erleichtert zwar die Nachbearbeitung des gegossenen Stahlkörpers,
macht sie jedoch nicht überflüssig.
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Die genannten Nachteile treten bei einem Kleingenerator nach der Erfindung
nicht auf. Diese besteht darin, daß der Rotor mehrere Pole aufweist, von denen jeder
aus einem Polschuh, einem an diesen angesetzten Dauermagnet und einem Teilstück
eines allen Magneten gemeinsam magnetisch leitenden Kerns besteht. Durch diese Bauweise
ist es möglich, den Anker infolge der an die Magnete angesetzten weicheren Polschuhe
genügend genau herzustellen. Ein beim Guß entstehender Fehler wird durch kleinere
oder größere Polschuhlänge ausgeglichen. Auch für den Anker ergeben sich erhebliche
Vorteile. Dieser besteht nämlich aus einem Kranz mit nach innen- verlaufenden, die
Spule tragenden Gegenpolen. Dadurch ist der Weg der magnetischen Kraftlinien besonders
kurz, so daß der infolge des schmalen Luftspaltes und kurzen Eisenwegs erhebliche
magnetische Fluß voll für die Erzeugung des elektrischen Stromes wirksam wird. Insbesondere
bei Verwendung von hochkoerzitivem Magnetstahl, beispielsweiseTitan-Kobalt-Nickel-Aluminium-Stahl,
ist durch die erhebliche magnetische Kraft und durch die Mehrzahl von Polen der
Generator mit sehr kleinen Abmessungen herstellbar, also raumgünstig ausbildbar.
Die Anzahl und die Querschnitte der Ankerpole entsprechen erfindungsgemäß denen
der Rotorpole. Zur Halterung der Spulen auf den Gegenpolen sind in diese Nuten eingelassen,
in die, zwischen zwei benachbarten Polen liegend, Isolierstoffscheiben eingesetzt
sind, welche die Spulen in ihrer Lage halten. Die Lamellen des Ankers werden durch
Niete zusammengehalten, die mit besonderem Vorzug in der Polmitte, und zwar in der
Nähe des Paketaußenrandes angebracht sind.
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Der Anker ist von einem Gehäuse umgeben, zu dessen stirnseitiger Abdeckung
zwei Lagerschilde dienen. Um das Gewicht des Generators niedrig zu. halten, sind
die Lagerschilde nach außen durch Rippen, nach innen durch Augen verstärkt. Diese
nehmen dieLager für dieGeneratorwelle auf. Beide Lagerschilde werden durch Schrauben
auf das Gehäuse aufgeklemmt, die den Zwischenraum zwischen zweiAnkerpolen durchsetzen.
Zur Sicher-. stellung der Isolation gegenüber den ihnen benachbarten Spulen ist
es vorteilhaft, die Schrauben durch sie umgebende Hülsen gegenüber den Spulen und
durch den Schraubenköpfen und/oder den Muttern vorgeschaltete Scheiben 'gegenüber
den Lagerschilden und dem Gehäuse zu isolieren. Diese Schrauben können gleichzeitig
zur Befestigung des Generators am Fahrzeug dienen.
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Eine besonders fortschrittliche, weil gedrängte Raumform des . Generators
ist eine gleichmäßig `sechsseitige Säule. Diese Form ermöglicht die Unterbringung
der Funktionsteile in einer Rundhülse. Jedoch auch für die technische Funktion ist
die gleichmäßig sechseckige Plusbildung günstig. Die sechsstrahlige Form des Ankers
erlaubt einen gedrängten Aufbau, die vom Kranz nach innen verlaufenden Gegenpole
bieten zwischen sich gei nügend Platz für die Aufnahme der Spulen. Diese günstige
Raumausnutzung ergibt den sehr beachtlichen Vorteil eines in sich geschlossenen
denkbar kleinen Gebildes, wie es vornehmlich für Fahrradgeneratoren bedeutsam ist.
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In der Zeichnung. ist die Erfindung an einem Beispiel veranschaulicht.
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Fig. i zeigt einen Schnitt durch den Generator nach A-A der Fig. 2,
während Fig.2 eine Ansicht des Generators nach Entfernung eines Lagerschildes darstellt.
Aus Gründen zeichnerischer Klarheit ist in Fig. 2 nur eine der vorgesehenen sechs
Spulen gezeichnet. Ebenso sind die für die Befestigung der anderen Spulen nötigen
Haltescheiben entfernt.
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Auf der Welle i sitzt das Kernstück 2. Dieses kann beispielsweise
durch Aufschrumpfen aufgebracht sein. Es trägt sechs Dauermagnete 3 samt ihren Polschuhen
4. Diese Teile sind durch die Schrauben 5 aneinander befestigt.
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Die Welle i wird durch das Rad 6 angetrieben, das bei einem Fahrrad
beispielsweise auf dem Mantel abrollt. Die Welle i läuft in zwei Kugellagern 7 um,
die in die vorstehenden Augen 8 der durch Rippen 24 verstärkten Lagerschilde 9 eingelassen
sind. Diese decken stirnseitig das Gehäuse io ab und sind durch die Spannschrauben
i i und die zugehörigen Muttern 12 zusammengehalten.
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An der Innenwand des Gehäuses io liegt das Lamellenpaket 13 an, welches
zusammen mit den Spulen 14, die auf den Gegenpolen 15 sitzen, den Anker bildet,
in dessen Wicklungen die elektrischen Spannungen erzeugt werden. Die Spulen 14 sind
auf die Gegenpole 15 aufgesteckt und in ihrer Lage durch Isolierstoffscheiben 16
gesichert, die in Nuten 17 der Gegenpole 15 eingesetzt sind.
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Um ein Verdrehen des Lamellenpaketes 13 im Gehäuse io zu verhindern,
ist an der Innenseite des Gehäuses und am Umfang des Ankers je eine Rille i9 bzw.
18 vorgesehen. In das durch diese beiden Rillen gebildete Loch ist ein Stift 20
eingesteckt. Auf diese Weise wird das Lamellenpaket im Gehäuse so verkeilt, daß
es weder eine Drehung noch eine axiale Verschiebung ausführen kann.
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Das Lamellenpaket besitzt in der Nähe eines Randes Bohrungen, von
denen jede mittig zu einem Pol sitzt und durch welche je ein Niet, vorzugsweise
ein Rohrniet 21, gesteckt ist. Diese Niete halten die Lamellen zusammen.
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Die Spannschrauben ii durchsetzen das Lamellenpaket 13 zwischen zwei
Spulen 14. Zur ISO-lation der Schrauben gegen die Spulen dient die Isolierhülse
22. Die Isolation -gegen die Lagerschilde übernimmt die Isolierscheibe 23.
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Durch- das Gehäuse io geht die Bohrung 25 hindurch, durch welche das
Zuleitungskabel eingeführt wird.
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Zwei der drei Spannschrauben i i sind derart verlängert, daß der Gewindeansatz
26 über die Lagerschilde 4 vorsteht. Auf ihnen sitzt ein Tragglied
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mit welchem der Generator am Fahrzeug angebracht werden kann.
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Die Schaltung der Spulen ist zweckvoll derart, daß jeweils zwei Spulen
hintereinandergeschaltet werden, während die drei Sätze parallel miteinander verbunden
sind.
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Um einen möglichst geringen Verlust an elektrischer Energie zu haben,
ist eine Spannung von 25 Volt vorgesehen. Bei dieser Spannung ist der Strom noch
niedrig genug, um auch bei einer Leistung von ioo Watt, die der als Beispiel erläuterte
Generator herauszugeben in der Lage ist, nur einen kleinen Spannungsverlust hervorzurufen,
so daß ein hoher elektrischer Wirkungsgrad des Generators gegeben ist. Durch die
gedrängte Bauart, insbesondere des Ankers, werden nicht nur die elektrischen Verluste
niedrig gehalten, sondern auch die Eisenverluste. Der geringe Materialverbrauch
an Transformatorenblech erlaubt die Verwendung hochwertigsten Materials mit geringer
Verlustziffer, ohne daß der Preis ungünstig beeintlußt wird.
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Wie bereits erwähnt, bestehen die Dauermagnete vorzugsweise aus hochkoerzitivem
Magnetstahl. F.s kommt z. 13. Titan-Kohalt-Nickel-Aluminium-Stahl in Betracht, wie
er unter der Handelsbezeichnung Tikanol 2 A bekannt `ist. Auch der unter dem Handelsnamen
Alkonit 2 auf demMarkt befindliche Aluminium-Kobalt-Nickel-Stahl ist mit Vorteil
brauchbar.
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Es ist selbstverständlich möglich, mehrere gemäß der Erfindung ausgebildete
Generatoren hintereinanderzuschalten, so daß die entnehmbare elektrische Leistung
entsprechend vervielfacht wird.