DE843575C

DE843575C - AC inductor generator

Info

Publication number: DE843575C
Application number: DEB1652A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr Goldschmidt
Original assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Current assignee: Birmingham Small Arms Co Ltd
Priority date: 1945-11-10
Filing date: 1950-01-20
Publication date: 1952-07-10

Description

Wechselstrom-Induktorgenerator Die Erfindung betrifft einen Wechselstrom-Induktorgenerator, bei dem die Ankerwicklungen und die Magneten stationär gegeneinander angeordnet sind und die Ströme in den Ankerwicklungen durch Veränderungen des mit den Ankerwicklungen verhafteten Magnetflusses durch relative Drehung zwischen der Ankereinrichtung und einer ungewickelten ferromagnetischen Halteeinrichtung erzeugt werden, insbesondere Induktoren, deren Magnetfeld von einem permanenten Magneten oder von permanenten Magneten abgeleitet wird und bei denen die Größe, das Gewicht, die Stärke und Frequenz des Stromes und die allgemeine Bauart derart beschaffen sind, daß die Generatoren ohne Getriebe in die Nabe eines Fahrrades einzubauen sind, um Lichtstrom zu erzeugen. Die Erfindung bezieht sich auch auf Generatoren, die nicht an einem Fahrrad angeordnet sind.AC inductor generator The invention relates to an AC inductor generator, in which the armature windings and the magnets are arranged stationary against one another and the currents in the armature windings due to changes in the armature windings arrested magnetic flux due to relative rotation between the armature device and an unwound ferromagnetic holding device are generated, in particular Inductors, their magnetic field from a permanent magnet or from permanent Magnet is derived and where the size, weight, strength and frequency of the current and the general design are such that the generators can be built into the hub of a bicycle without a gearbox in order to generate luminous flux. The invention also relates to generators that are not arranged on a bicycle are.

Die allgemein übliche Bauart der Generatoren ist derart, daß ein elektrischer Strom in einer Spule durch Veränderung eines magnetischen Feldes in der Spule induziert wird, wobei der Magnetfluß seine Richtung mit der erforderlichen Frequenz ändert, während in einem Induktor-Generator gemäß vorliegender Erfindung der Strom induziert wird, indem der Anteil des Flusses, der mit der Induktionsspule . verkettet ist, zwischen einem Höchstwert und einem Kleinstwert schwankt, während seine Richtung konstant bleibt. In dieser Hinsicht sind die Induktorgeneratoren nachteilig im Vergleich zu den anderen angeführten Generatoren, da die Größe des erforderlichen magnetischen Flusses bei den letzteren weniger als die Hälfte des bei einem derartigen Induktorgenerator erforderlichen Flusses beträgt. Ein wesentlicher. Vorteil des Induktorgenerators dagegen besteht darin, daß er zu einer Bauart führt, die, obwohl sie bei verhältnismäßig geringen Geschwindigkeiten getrieben werden kann, einen Strom mit einer Frequenz erzeugt, die ausreicht, um ein unerwünschtes Flackern des Lichtes zu vermeiden, das bei Lampen entsteht, die von dem auf diese Weise erzeugten Wechselstrom gespeist werden.The general design of the generators is such that an electric Current induced in a coil by changing a magnetic field in the coil where the magnetic flux changes direction with the required frequency, while in an inductor generator according to the present invention the current is induced is by dividing the proportion of the flux that goes with the induction coil. is chained, fluctuates between a maximum and a minimum as its direction remains constant. The inductor generators are disadvantageous in this regard in the Compared to the other generators listed because of the size of the required magnetic flux in the latter is less than half that in such Inductor generator required flux. An essential one. Advantage of Inductor generator, on the other hand, consists in the fact that it leads to a type which, although it can be driven at relatively low speeds, one Generates current at a frequency sufficient to prevent undesired flickering of the To avoid light that is produced by lamps produced in this way Alternating current can be fed.

Indessen weisen derartige Induktor-Wechselstromgeneratoren, bei denen das magnetische Feld von einem permanenten Magneten geliefert wird, gewisse Nachteile auf, weil bei einem permanenten Magneten nur ein bestimmter Hundertsatz seines Magnetismus für die Schwingung zur Verfügung steht, wenn der Widerstand des magnetischen Kreises periodisch verändert wird und dies trifft insbesondere für moderne anisotropische Magneten zu. Bei Widerstandsveränderungen ist praktisch das Ausmaß des magnetischen Flusses, das Veränderungen unterworfen ist, verhältnismäßig niedrig. Eine weitere Verminderung des wirksamen magnetischen Flusses wird durch die natürlichen Verluste verursacht, die allen Magnetkreisen gemeinsam sind.However, such inductor alternators have, in which the magnetic field provided by a permanent magnet has certain disadvantages because with a permanent magnet only a certain hundred percent of its magnetism for oscillation is available when the resistance of the magnetic circuit is changed periodically and this is especially true for modern anisotropic Magnets too. In the case of resistance changes, the extent of the magnetic is practical The river that is subject to change is relatively low. Another Reduction in the effective magnetic flux is caused by natural losses which are common to all magnetic circuits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Form eines Induktor-Wechselstromgenerators zu schaffen, die leicht im Gewicht und gedrängt im Bau ist und die in der Nabe eines Fahrrades untergebracht werden kann.The invention is based on the object of a new form of inductor alternating current generator to create which is light in weight and compact in construction and which is in the hub of a Bicycle can be accommodated.

Ferner hat die Erfindung zum Ziel, mechanische Schwingungen oder Geräusche zu vermeiden oder zu mindern, die durch Veränderungen der magnetischen Kräfte verursacht werden, und die Verminderung des Energieverlustes durch solche Schwingungen.Another aim of the invention is to reduce mechanical vibrations or noises to avoid or mitigate those caused by changes in magnetic forces and the reduction of energy loss due to such vibrations.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen größeren Teil des verfügbaren Magnetstromes für die Induktion nutzbar zu machen, wobei die Leistung einer gegebenen Maschine verbessert wird.Another object of the invention is to provide a greater part of the available magnetic current for induction usable, whereby the power a given machine is improved.

Erfindungsgemäß besteht der Wechselstrom-Induktorgenerator aus einem Anker mit einem im wesentlichen zylindrischen permanenten, in einer axialen Richtung magnetisierten Magnetring, einer mit dem Magneten gleichachsigen Ankerspule, Mitteln zum Leiten des Flusses, die in Berührung mit beiden Stirnflächen des Magneten stehen und zwei mit dem Magneten gleichachsigen und zur Ermöglichung des Einbaus der Ankerspule axial im Abstand voneinander angeordneten Polschuhringe, von denen jeder Polzähne mit Flächen aufweist, die im wesentlichen in einer zylindrischen zu dem Magnet koaxialen Fläche oder Flächen liegen und der außerdem Haltestücke aufweist, wobei die Anker- und Haltestücke relativ zueinander um die Achse des Magneten drehbar sind und mit den Mitteln zum Leiten des Flusses des Ankers zusammenarbeiten, so daß ein mit der Ankerspule verketteter Flußweg von sich veränderndem Widerstand und ein anderer nicht mit der Ankerspule verketteter Flußweg von sich veränderndem Widerstand gebildet wird, wobei eine Verminderung des Widerstandes eines Weges im wesentlichen gleichzeitig mit einer Erhöhung des Widerstandes des anderen Weges zusariimentrifit, wodurch der gesanit'e'Fluß in den Haltestücken im wesentlichen konstant ist.According to the invention, the alternating current inductor generator consists of one Armature with a substantially cylindrical permanent, in an axial direction magnetized magnetic ring, an armature coil coaxial with the magnet, means for guiding the flux, which are in contact with both faces of the magnet and two coaxial with the magnet and to enable the installation of the armature coil axially spaced pole shoe rings, each of which has pole teeth having surfaces which are substantially in a cylindrical coaxial with the magnet Surface or surfaces and which also has retaining pieces, the anchor and holding pieces are rotatable relative to one another about the axis of the magnet and with the means for directing the flow of the anchor cooperate so that one with the Armature coil chained flux path of changing resistance and another Flux path not interlinked with the armature coil formed by changing resistance is, whereby a decrease in the resistance of a path is essentially simultaneous to coincide with an increase in the resistance of the other path, whereby the total flow in the holding pieces is essentially constant.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise an Induktor-Wechselstromgeneratoren erläutert, die erfindungsgemäß ausgebildet sind und in die Nabe eines Fahrrades von normalem Durchmesser von etwa 66 cm eingebaut werden können.The invention is shown in the drawing, for example, on inductor alternating current generators explained, which are designed according to the invention and in the hub of a bicycle with a normal diameter of around 66 cm can be installed.

Fig. i ist eine Seitenansicht eines Generators nach der Erfindung in teilweisem Schnitt; Fig. 2 ist eine schematische Ansicht auf einen Teil der zylindrischen polaren Oberflächen, worin nur ein Haltestück gezeigt ist; Fig.3 ist eine Queransicht zur Erläuterung eines anderen Generators; Fig.4 ist ein Schnitt in Richtung IV-IV nach Fig. 3 ; Fig. 5 ist ein' teilweiser Schnitt in Richtung V-V nach Fig. 4, in .Richtung der Pfeile gesehen; Fig. 6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Flußveränderungen in den beiden Magnetwegen; " Fig. 7 stellt einen teilweisen Schnitt zur Verdeutlichung einer anderen Bauart des Induktor-Wechselstromgenerators dar; Fig. 8 ist ein Schnitt ähnlich dem nach Fig. 7 zur Erläuterung einer. weiteren Ausführungsform; .Fig. I is a side view of a generator according to the invention in partial cut; Fig. 2 is a schematic view of part of the cylindrical polar surfaces wherein only one retainer is shown; Fig. 3 is a transverse view to explain another generator; Fig.4 is a section in the direction IV-IV according to Fig. 3; Fig. 5 is a partial section in the direction V-V of Fig. 4, in . Direction of arrows seen; Fig. 6 is a diagram for illustrating the Flux changes in the two magnetic paths; "Fig. 7 shows a partial section to illustrate another type of inductor alternator; Fig. 8 is a section similar to that of Fig. 7 for explaining a. further embodiment; .

Fig. 9 ist ein Schnitt ähnlich dem nach Fig. 7 für eine weitere Ausführungsform; Fig. io zeigt die in Fig. 9 dargestellte Magnetbauart in Abwicklung.Fig. 9 is a section similar to that of Fig. 7 for a further embodiment; Fig. 10 shows the type of magnet shown in Fig. 9 in development.

Der Generator nach der vorliegenden Erfindung hat, wie aus Fig. i und 2 hervorgeht, einen feststehenden Magnetring i, der um die feste Nabenspindel 3 eines Rades angeordnet ist. Der Magnet i ist in einer Axialrichtung magnetisiert, d. h. in einer Richtung parallel zu der Spindel 3. Die Nabenspindel 3 ist vorzugsweise aus nichtmagnetischem Werkstoff hergestellt, und der Magnet i ist durch einen Kupferzylinder g abgeschirmt. Um den Magneten i ist eine Induktionsspule 25 angeordnet, deren Enden in zweckmäßiger Weise mit den Lampen des Rades verbunden sind. Um die Spindel 3 ist eine becherförmige eiserne Ankerscheibe 7 angeordnet, die mit der z. B. Südpolarität aufweisenden Stirnfläche des Magneten i in Verbindung steht und an ihr befestigt ist; die Ankerscheibe 7 erhält infolgedessen an ihrem Rande 9 eine induzierte Südpolarität. Der zylindrische Rand 9 der Ankerscheibe 7 erstreckt sich nach innen parallel zur :Magnetachse und bildet eine ununterbrochene zylindrische polare Oberfläche, die gleichmittig zur Oberfläche des Magneten i und der Nabenspindel 3 verläuft.The generator according to the present invention has, as shown in FIG and FIG. 2 shows a fixed magnetic ring i, which surrounds the fixed hub spindle 3 of a wheel is arranged. The magnet i is magnetized in an axial direction, d. H. in a direction parallel to the spindle 3. The hub spindle 3 is preferably made of non-magnetic material, and the magnet i is through a copper cylinder g shielded. An induction coil 25 is arranged around the magnet i, the ends of which are conveniently connected to the lamps of the wheel. To the spindle 3 a cup-shaped iron armature disk 7 is arranged, which is connected to the z. B. South polarity having end face of the magnet i is connected and attached to it is; the armature disk 7 is consequently given an induced south polarity at its edge 9. The cylindrical edge 9 of the armature disk 7 extends inwardly parallel to : Magnetic axis and forms an uninterrupted cylindrical polar surface that runs equidistant to the surface of the magnet i and the hub spindle 3.

Um die Spindel 3 ist ein Polschuhring ii mit einem Vorsprung 13 in Berührung mit der Nordpolarität besitzenden Stirnfläche des Magneten i angeordnet und an ihm befestigt. Der Rand dieses Polschuhringes ii hat Polschuhe in Form von Zähnen 15, die sich quer über die äußere Mantelfläche der Spule 25 erstrecken. j Diese Polschuhe oder Zähne 15, die im nachfolgenden die inneren Zähne genannt werden, sind durch Lücken 23 voneinander getrennt, wobei jede Lücke etwas weiter als ein Zahn ist.A pole shoe ring ii with a projection 13 in contact with the end face of the magnet i which has north polarity is arranged around the spindle 3 and is fastened to it. The edge of this pole shoe ring ii has pole shoes in the form of teeth 15 which extend across the outer surface of the coil 25. j These pole pieces or teeth 15, hereinafter referred to as the inner teeth, are separated from one another by gaps 23, each gap being slightly wider than a tooth.

Ein weiterer Polschuhring 17 ist um eine Spindel i herum in Berührung mit dem Vorsprung des Polschuhringen i i an der Nordpolfläche des Magneten i angeordnet und an diesem Vorsprung befestigt. Dieser Polschuhring 17 ist ähnlich dem Polschuhring ii: Auf seinem Rande sind Polschuhe in der Form von Zähnen i< ausgebildet, die sich quer über die äußere .Mantelfläche der Spule 25 erstrecken. Diese Polschuhe oder Zähne i9, die im nachfolgenden als die äußeren Zähne bezeichnet werden, sind voneinander durch Lücken 21 getrennt, wobei jede Lücke etwas weiter ist als ein 'Lahn. Die Polschuhringe 17 und ii besitzen beide eine induzierte Nordpolarität und sind so angeordnet, daß die inneren Zähne ii und die äußeren Zähne i9 ineinandergreifen und voneinander durch einen schmalen Luftspalt getrennt sind.Another pole shoe ring 17 is in contact around a spindle i with the projection of the pole shoe ring i i at the north pole face of the Magnet i arranged and attached to this projection. This pole shoe ring 17 is similar to the pole shoe ring ii: on its edge there are pole shoes in the shape of Teeth i <formed, which extend across the outer .Mantelfläche of the coil 25 extend. These pole pieces or teeth i9, hereinafter referred to as the outer Teeth, designated, are separated from one another by gaps 21, each gap is a little wider than a 'Lahn. The pole shoe rings 17 and ii both have one induced north polarity and are arranged so that the inner teeth ii and the outer teeth i9 mesh and separate from each other by a narrow air gap are separated.

Die Durchmesser der Polschuhringe ii und 17 und des Randes 9 sind gleich, so daß die Zähne 15 und i9, die Nordpolarität besitzen, zusammen mit dem Rand9, der Südpolarität besitzt, auf einer Zylinderfläche liegen, die gleichachsig zu dem Magneten i und derNabenspindel 3 liegt, wobei die beiden Reihen der Zähne 15 und i9 durch einen Luftspalt voneinander getrennt und die inneren Zähne 15 von dem Rande 9 ebenfalls durch einen Luftspalt getrennt sind. Zweckmäßig ist die Anzahl der Zähne zweiunddreißig, also sechzehn Zähne auf jedem der Polschuhringe ii und 17.The diameter of the pole shoe rings ii and 17 and the edge 9 are equal, so that teeth 15 and 19, which have north polarity, together with the Rand9, which has south polarity, lie on a cylindrical surface which is equiaxed to the magnet i and the hub spindle 3, with the two rows of teeth 15 and i9 separated from one another by an air gap and the inner teeth 15 from the edge 9 are also separated by an air gap. The number is useful of the teeth thirty-two, i.e. sixteen teeth on each of the pole shoe rings ii and 17th

Zum Drehen und um die inneren und äußeren Zähne von Nordpolarität mit dem Rande von Südpolarität zu verbinden, ist eine Reihe, z. B. sechzehn, von Halterstücken in Form von ferromagnetischen Walzen 27, vorgesehen, die ungefähr die gleiche Länge wie die Magnete haben und parallel zu ihrer Achse angeordnet sind. Diese Walzen sind lose, z. B. mit einem Spiel von ungefähro,8 mm, auf Spindeln 29 angeordnet, die den Teil eines nicht gezeigten Käfigs bilden, der an der Radnabe befestigt ist. Wenn die Nabe umläuft, rollen die Walzen 27 über die Bahn, die von den Zähnen 15 und i9 und dem Rand 9 gebildet wird, wobei sie unter dem Einfluß der :Magnetkraft an dieser Bahn haften. Wenn die Walzen 22 an einem Ende mit den äußeren Zähnen i9 in Berührung kommen, wegen der Räume 23 die inneren Zähne 15 aber nicht berühren, wird der Luftspalt zwischen dem induzierten Nordpol und dem induzierten Südpol kurzgeschlossen, und der Fluß geht von dem Magneten i durch den Polschuhring 17, die äußeren Zähne rd, die Walzen 27 und den Rand 9, der hierdurch mit der Spule gekuppelt wird. Wenn die Walzen 22 bei ihrer Bewegung in Berührung mit den inneren Zähnen 15 kommen und die äußeren Zähne i9 verlassen, bleibt noch der Luftspalt zwischen den induzierten Nord- und Südpolen kurzgeschlossen. Der Fluß geht jedoch jetzt durch den Polschuhring ii, seine Zähne 15, die Walzen 27 und den Rand 9, unter Vermeidung der Spule. Infolgedessen wird der ganze Magnetfluß mit der Spule verkettet, und die ständigen periodischen Veränderungen dieser Flußverkettung von einem Höchstwert zu einem Kleinstwert bewirken, daß eine abwechselnde elektromotorische Kraft, die proportional dem Ausmaß der Veränderung des Flusses ist, in der Spule induziert wird. Der gesamte Fluß, der von dem permanenten Magneten ausgeht, bleibt im wesentlichen konstant. Der mit der Spule verkettete Fluß jedoch liegt während der Periode, in der die Walzen 27 mit den inneren Zähnen 15 in Berührung stehen, bei einem Kleinstwert, und wenn die Walzen die inneren Zähne 15 verlassen und die Berührung mit den darauffolgenden äußeren Zähnen r9 kommen, wächst der mit der Spule verkettete Fluß zu seinem vollen Werte an. Infolgedessen wird, wenn die Walzen gber die von den Rändern 9, 15 und i9 gebildete Bahn abrollen, eine elektromotorische Wechselstromkraft erzeugt, deren Frequenz und Amplitude mit der Anzahl der Zähne und der entsprechenden Walzen wächst.For rotating and around the inner and outer teeth of north polarity connecting to the edge of south polarity is a series, e.g. B. sixteen, from Holder pieces in the form of ferromagnetic rollers 27, provided that approximately have the same length as the magnets and are arranged parallel to their axis. These rollers are loose, e.g. B. with a clearance of approximately 8 mm on spindles 29 arranged, which form the part of a cage, not shown, on the wheel hub is attached. When the hub rotates, the rollers 27 roll over the web, which is from the teeth 15 and i9 and the edge 9 is formed, being under the influence of the : Magnetic force adhere to this web. When the rollers 22 at one end with the outer Teeth i9 come into contact, but because of the spaces 23 the inner teeth 15 do not touch, the air gap between the induced north pole and the induced South pole short-circuited, and the flux goes from magnet i through the pole shoe ring 17, the outer teeth rd, the rollers 27 and the rim 9, which thereby with the coil is coupled. When the rollers 22 in their movement in contact with the inner Teeth 15 come and the outer teeth i9 leave, the air gap between them still remains shorted the induced north and south poles. However, the river is now running through the pole shoe ring ii, its teeth 15, the rollers 27 and the edge 9, while avoiding the coil. As a result, all of the magnetic flux is linked to the coil, and the constant periodic changes in this flow linkage from a maximum value to a minimum cause an alternating electromotive force that is proportional to the amount of change in flux induced in the coil will. All of the flux emanating from the permanent magnet remains essentially constant. However, the flux linked to the coil is during the period in of which the rollers 27 are in contact with the inner teeth 15, at a minimum value, and when the rollers leave the inner teeth 15 and make contact with the subsequent ones outer teeth r9 come, the flux linked with the coil grows to its full Values. As a result, when the rollers gber from the edges 9, 15 and i9 roll formed web, generates an alternating electromotive force, whose The frequency and amplitude increases with the number of teeth and the corresponding rollers.

Das Anwachsen der Amplitude des Stromes, der in den Lampen durch diese elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn die Geschwindigkeit des Rades von einem bestimmten Werte, beispielsweise 16 km je Stunde, weiter ansteigt, wird im wesentlichen konstant gehalten wegen der hohen Impedanz der Spule 25 dank dem Luftspalt zwischen den Zähnen 15 und den Zähnen i9, der gestattet, daß der innere Reaktionsfluß, der durch den induzierten Wechselstrom erzeugt wird, einen großen Teil der primären Flußveränderung kompensiert, die von den Walzen erzeugt ist. Auf diese Weise wächst die induzierte elektromotorische Kraft an, wenn die Geschwindigkeit zunimmt; es wird jedoch eine elektromotorische Gegenkraft erzeugt, die ebenfalls mit der Geschwindigkeit in einem ähnlichen Verhältnis zunimmt wie die der induzierten elektromotorischen Kraft. Im Endergebnis bleibt der Strom in den Lampen oberhalb einer gewissen Mindestgeschwindigkeit, beispielsweise 16 km je Stunde, verhältnismäßig konstant, so daß ein weiteres Anwachsen der Geschwindigkeit kein Durchbrennen der Lampendrähte zur Folge hat.The increase in the amplitude of the current flowing in the lamps through them electromotive force is generated when the speed of the wheel of one certain values, for example 16 km per hour, increases further, is essentially kept constant because of the high impedance of the coil 25 thanks to the air gap between teeth 15 and teeth 19, which allows the internal flow of reaction, the generated by the induced alternating current, a large part of the primary Compensates for change in flow produced by the rollers. That way grows the induced electromotive force on as the speed increases; it however, a counter electromotive force is generated, which also increases with the speed increases in a ratio similar to that of the induced electromotive Force. As a result, the current in the lamps remains above a certain minimum speed, for example 16 km per hour, relatively constant, so that a further increase speed does not burn the lamp wires.

Die Stärke des erzeugten Stromes kann dem Betrieb der Lampen angepäßt werden, indem eine zweckentsprechende Zahl von Spulenwindungen gewählt wird, wobei der gesamte äußere Widerstand des Generators zu berücksichtigen ist.The strength of the generated current can be adapted to the operation of the lamps by choosing an appropriate number of coil turns, where the total external resistance of the generator must be taken into account.

An den Flußänderungen haben nur die Zähne 15 und ig teil, da die Walzen 27 ständig den Rand 9 des Gliedes 7 und den einen oder den anderen oder beide Sätze der Zähne 15 und i9 berühren, so daß der gesamte Fluß in den Halterstücken im wesentlichen konstant bleibt. Dank der kleinen Abmessungen der Zähne sind die Hysteresis- und Wirbelstromverluste klein, selbst wenn die Polschuhe aus einem Stück, also nicht aus einem Blechpaket hergestellt sind. Ein Kupferzylinder 5 umgibt den Magneten und schirmt ihn von dem Felde ab, das durch den Wechselstrom in der Spule aufgebaut wird, was eine übermäßige Demagnetisierung des Magneten verhindert. Um einen ruhigen Lauf zu bewirken, können die Zähne, 15 und 19 und der Rand 9 des Polschuhringes 7 mit einem dünnen Belag, z. B. von 5/ioo bis 7,5/10o mm, aus einem nachgiebigen Dämpfungsmaterial, beispielsweise Gummi, bedeckt werden.Only teeth 15 and ig participate in the flux changes since rollers 27 constantly contact edge 9 of member 7 and one or the other or both sets of teeth 15 and 19 so that the total flux in the holder pieces is essentially constant remain. Thanks to the small dimensions of the teeth, the hysteresis and eddy current losses are small, even if the pole shoes are made from one piece, i.e. not from a laminated core. A copper cylinder 5 surrounds the magnet and shields it from the field created by the alternating current in the coil, which prevents excessive demagnetization of the magnet. To bring about a smooth run, the teeth 15 and 19 and the edge 9 of the pole shoe ring 7 with a thin coating, for. B. from 5 / ioo to 7.5 / 10o mm, can be covered from a flexible damping material such as rubber.

Nach einer anderen Ausführungsform des Wechselstrom-Induktorgenerators ist der Polschuhring 7 durch zwei Polschuhringe ähnlich den Ringen ii und 17 ersetzt. Eine zweite Spule, die mit der ersten Spule 25 entweder in Serie oder vorzugsweise parallel geschaltet ist, arbeitet mit diesen zusammen. Die Zähne in beiden Ringen können so liegen, daß jede Walze 27 einen äußeren Zahn eines Paares mit einem inneren Zahn des anderen Paares verbindet, oder die äußeren Zähne können mit den äußeren Zähnen und die inneren Zähne mit den inneren Zähnen verbunden werden.According to another embodiment of the alternating current inductor generator the pole shoe ring 7 is replaced by two pole shoe rings similar to rings ii and 17. A second coil that is connected to the first coil 25 either in series or preferably connected in parallel, works together with them. The teeth in both rings can be so that each roller 27 has an outer tooth of a pair with an inner The other pair's tooth connects, or the outer teeth can with the outer teeth and the inner teeth with the inner teeth.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird der Rollenkäfig festgehalten, während der Magnet mit den Polschuhringen und den Spulen mit der Nabe verbunden und auf diese Weise drehbar gemacht ist.According to a further embodiment, the roller cage is held, while the magnet is connected to the pole piece rings and the coils to the hub and is made rotatable in this way.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird an Stelle des auf der Achse des Rades befestigten zentralen Magneten ein Magnetring verwendet, in dessen Hohlräumen die Spule oder Spulen, Polschuhringe und Walzen angeordnet sind, d. h: die Anordnung ist von innen nach außen gekehrt.In a further embodiment, instead of on the axis The central magnet attached to the wheel uses a magnetic ring in its cavities the coil or coils, pole piece rings and rollers are arranged, d. h: the arrangement is turned inside out.

Nach Fig: 3, 4, 5 und 6 ist ein permanenter Magnetring 3o nicht drehbar innerhalb eines festen Teiles 31 der Nabe 32 angeordnet und an ihm so befestigt, daß er gleichmittig um die Nabenspindel 32 und seine magnetische Achse parallel zu der Achse der Spindel 38 liegt, so daß sich zwei Polflächen 33 und 34 für den Nord- und den Südpol ergeben. Scheibenähnliche Ringe 35, die die Polschuhe bilden, sind in enger Berührung auf den flachen Polflächen des Magneten 30 befestigt, wobei die Polschuhe 35 mit einer gleichen Anzahl von inneren und äußeren Zähnen 36 und 37 versehen sind, die in gleichem Abstande voneinander und in der gleichen axialen Fluchtlinie angeordnet sind. Es können zwanzig innere und zwanzig äußere Zähne auf jedem Polring 35 vorgesehen sein. In dem Raum zwischen den äußeren Zähnen 37 der Polschuhe ist, den Magnet 30 umschließend, eine Induktionsspule 38 untergebracht, die zusammen mit den Polschuhen 33 und Magneten 3o die stationären Glieder des Generators bildet. Der magnetische Kreis wird durch zwei Halterringe 39 und 40 geschlossen, die zylindrische Glieder umfassen. Der äußere Ring 39 ist im inneren Durchmesser ein wenig größer als der äußere Durchmesser der Polschuhe 37, gemessen über den Enden der äußeren Zähne, während der innere Ring 40 im äußeren Durchmesser ein wenig kleiner ist als der innere Durchmesser der Schuhe 35, gemessen über den inneren Zähnen. Die Halterringe 39 und 4o besitzen axial herausragende Halterstücke, deren Anzahl mit der Anzahl der Zähne der Polschuhe übereinstimmt. Beide Halterringe sind in einem beweglichen Teil 41 der Radnabe befestigt, so daß sie in gleicher Richtung wie die stationären Polschuhe umlaufen.According to FIGS. 3, 4, 5 and 6, a permanent magnetic ring 3o is arranged non-rotatably within a fixed part 31 of the hub 32 and fastened to it in such a way that it is equidistant around the hub spindle 32 and its magnetic axis parallel to the axis of the spindle 38 so that there are two pole faces 33 and 34 for the north and south poles. Disc-like rings 35, which form the pole pieces, are fixed in close contact on the flat pole faces of the magnet 30, the pole pieces 35 being provided with an equal number of inner and outer teeth 36 and 37 equidistant from each other and in the same axial alignment are arranged. There may be twenty inner and twenty outer teeth on each pole ring 35. In the space between the outer teeth 37 of the pole pieces, surrounding the magnet 30 , an induction coil 38 is accommodated which, together with the pole pieces 33 and magnets 3o, forms the stationary members of the generator. The magnetic circuit is closed by two retaining rings 39 and 40 which comprise cylindrical members. The outer ring 39 is a little larger in inner diameter than the outer diameter of the pole pieces 37, measured over the ends of the outer teeth, while the inner ring 40 is a little smaller in outer diameter than the inner diameter of the shoes 35, measured over the internal teeth. The holder rings 39 and 4o have axially protruding holder pieces, the number of which corresponds to the number of teeth of the pole shoes. Both retaining rings are fastened in a movable part 41 of the wheel hub so that they rotate in the same direction as the stationary pole pieces.

Wenn der Generator elektrische Energie erzeugt, steht der äußere Halterring 39 für einen Augenblick so, daß seine Teile gegenüber den Lücken oder Spalten zwischen den äußeren Zähnen der Polschuhe 35 liegen, wodurch ein maximaler Widerstand des ersten magnetischen oder Hauptzweiges erzeugt wird. In dieser Stellung des äußeren Halterringes sind die Stücke des inneren Halterringes 40 so angeordnet, daß sie gegenüber den inneren Zähnen der Polschuhe 35 liegen, wodurch ein minimaler Widerstand des zweiten magnetischen oder Nebenzweiges erzeugt wird. Auf diese Weise geht der magnetische Fluß abwechselnd über die beiden magnetischen Zweige, wodurch elektromotorische Kräfte in der Spule erzeugt werden, und der Gesamtfluß in derHalteranordnung im wesentlichen konstant bleibt, weil eine Verminderung im Widerstand eines Zweiges im wesentlichen gleichzeitig mit einer Erhöhung des Widerstandes des anderen Zweiges zusammentrifft.When the generator generates electrical energy, the outer retainer ring is stationary 39 for an instant so that its parts face the gaps or crevices between the outer teeth of the pole pieces 35 are, whereby a maximum resistance of the first magnetic or main branch is generated. In this position of the outer Retainer ring, the pieces of the inner retainer ring 40 are arranged so that they opposite the inner teeth of the pole pieces 35, creating minimal resistance of the second magnetic or secondary branch is generated. This is the way he goes magnetic flux alternately across the two magnetic branches, creating electromotive Forces are generated in the coil and the total flux in the holder assembly in the remains essentially constant because of a decrease in the resistance of a branch substantially simultaneously with an increase in the resistance of the other branch meets.

Wie erwähnt, kann der Wirkungsgrad des Generators durch die Hinzufügung einer zweiten Spule erhöht werden, die die Schwankungen des Flusses des zweiten magnetischen oder Nebenkreises ausnutzt. Wie in der Fig. 7 gezeigt, ist eine derartige zweite Spule 42 auf der Innenseite des Magneten 3o angeordnet und kann entweder parallel oder in Serie zu der äußeren Induktionsspule 38 geschaltet sein.As mentioned, the efficiency of the generator can be increased by adding a second coil which increases the fluctuations in the flux of the second magnetic or secondary circuit. As shown in Fig. 7, there is one second coil 42 arranged on the inside of the magnet 3o and can either be connected in parallel or in series with the outer induction coil 38.

Nach einer abgeänderten Anordnung können der Magnet und die Spule, wie in Fig. 8 dargestellt, in zwei Teile geteilt sein, wobei jeder Teil 43 und 44 axial in einer Flucht liegt und ein ferromagnetisches Brückenstück 45 zwischen ihnen und den Spulen 46 und 47 angeordnet ist. In diesem Falle sind zwei äußere Induktionsspulen 46 und 47 konzentrisch zu den Magneten zwischen den mit Zähnen versehenen Polschuhen 48 angeordnet und bilden die stationären Teile des Generators. Ein äußerer sich drehender Halterring 49, der mit Zähnen wie oben beschrieben versehen ist, leitet den magnetischen Fluß von einem Polschuh nach dem Brückenstück und von dem Brückenstück nach dem anderen Polschuh. In diesem Falle sind jedoch die Zähne zickzackförmig angeordnet, so daß sie, wenn die Stücke auf dem Halterring gegenüber den Zähnen auf einem der Polschuhe liegen, gegenüber den Lücken zwischen den Zähnen auf dem anderen Polschuh liegen. Es sind zwanzig Zähne auf jedem Polschuh 48 angeordnet. Infolgedessen geht der Fluß entweder von einer Spule über einen Polschuhring, die Halterstücke und das Brückenstück, oder von der anderen Spule über das Brückenstück, die Halterstücke und den anderen Polschuhring. Auf diese Weise kann der gesamte von der Halteranordnung getragene Fluß im wesentlichen konstant gehalten werden, wodurch der Nachteil, auf den hingewiesen wurde, ver- i mieden wird. Die beiden Induktionsspulen können entweder in Serie oder parallel geschaltet werden. Um einen Nebenschluß mit einem konstanten Widerstand zu schaffen, der größer als der kleinste Widerstand der Hauptschlüsse, aber kleiner als ihr größter Widerstand ist, sind zwei stationäre Eisenringe 146 vorgesehen, die einen dritten Hilfspolschuh bilden, wobei diese Ringe vorzugsweise auf der Innenseite des Magneten angeordnet sind.According to a modified arrangement, the magnet and the coil, as shown in Fig. 8, be divided into two parts, each part 43 and 44 axially in alignment and a ferromagnetic bridge piece 45 between them and the coils 46 and 47 is arranged. In this case there are two outer induction coils 46 and 47 concentric with the magnets between the toothed pole pieces 48 and form the stationary parts of the generator. An outer yourself rotating retainer ring 49, which is provided with teeth as described above, guides the magnetic flux from a pole piece to the bridge piece and from the bridge piece after the other pole piece. In this case, however, the teeth are zigzag arranged so that when the pieces are on the retainer ring opposite the teeth lie on one of the pole pieces, opposite the gaps between the teeth on the other pole piece lie. There are twenty teeth on each pole piece 48. As a result, the flux either goes from a coil via a pole shoe ring, which Holder pieces and the bridge piece, or from the other coil over the bridge piece, the holder pieces and the other pole shoe ring. In this way the whole flux carried by the holder assembly is kept substantially constant, thereby avoiding the drawback pointed out. The two Induction coils can be connected either in series or in parallel. To one Create shunt with a constant resistance greater than the smallest Resistance of the main circuits, but less than their greatest resistance, are two stationary iron rings 146 are provided which form a third auxiliary pole piece, these rings are preferably arranged on the inside of the magnet.

Bei einer weiteren Ausführungsform liegen, wie in Fig. 9 gezeigt, die inneren Zähne 147 der Polschuhe, die bei vorherigen Bauarten im Inneren des Magneten zwischen ihm und einem inneren Halterring angeordnet sind, bei dieser Abwandlung in dem Raume, der von den äußeren Zähnen der Polschuhe umschlossen wird, so daß sie den Magneten umgeben. Diese Zähne 147 sind zwischen den äußeren Zähnen 148 angeordnet, und die Zähne 147 des einen Polschuhes liegen axial in einer Linie mit den Zähnen 148 des anderen Polschuhes. Auf jedem Polschuh sind vierzehn Zähne 147 und vierzehn Zähne 148 vorgesehen. In den ringförmigen Räumen zwischen den Zähnen 147 und 148 sind, den Magnet 149 umschließend, zwei Induktionsspulen 5o angeordnet, die entweder in Serie oder parallel angeschlossen sind und konzentrisch zu dem Magnet zwischen den Polschuhen liegen, wobei die Spulen, der :.Magnet und die Polschuhe die stationären Glieder des Generators bilden.In a further embodiment, as shown in FIG. 9, the inner teeth 147 of the pole pieces, which in previous designs were inside the Magnets are arranged between him and an inner retaining ring, in this modification in the space which is enclosed by the outer teeth of the pole pieces, so that they surround the magnet. These teeth 147 are arranged between the outer teeth 148, and the teeth 147 of one pole piece are axially in line with the teeth 148 of the other pole piece. On each pole piece there are fourteen teeth 147 and fourteen Teeth 148 provided. In the annular spaces between teeth 147 and 148 are, the magnet 149 enclosing two induction coils 5o arranged, which either connected in series or in parallel and concentric with the magnet between the pole pieces, with the coils, the: magnet and the pole pieces form the stationary members of the generator.

Der magnetische Kreis ist durch einen einzigen äußeren Halterring 51 geschlossen, wodurch, wenn der Generator elektrische Energie erzeugt, zwei Magnetzweige außerhalb des Magneten geschaffen werden. Dies weicht von der früheren Anordnung ab, wo ein Magnetzweig außerhalb des Magneten vorbeigeht, während der andere Magnetzweig durch die Bohrung des Magneten hindurchgeht. In beiden parallelen äußeren Magnetzweigen herrschen jedoch die gleichen Bedingungen hinsichtlich der Flußversorgung, weil eine Erhöhung des Widerstandes in einem Zweig im wesentlichen mit einer Verminderung des Widerstandes im anderen Zweig zusammenfällt.The magnetic circuit is closed by a single outer retainer ring 51 , whereby, when the generator generates electrical energy, two magnetic branches are created outside the magnet. This differs from the previous arrangement where one magnet branch passes outside the magnet while the other magnet branch passes through the bore of the magnet. In both parallel outer magnetic branches, however, the same conditions prevail with regard to the flux supply, because an increase in the resistance in one branch essentially coincides with a decrease in the resistance in the other branch.

Während in den zur Erläuterung gegebenen Bauarten des Generators, die weiter oben beschrieben sind, der Halterring oder die Halterringe das einzige sich drehende Glied der Bauart darstellt, würde der Generator natürlich mit gleichem Wirkungsgrad arbeiten, wenn der Magnet, die Polschuhe und die Spule derart angeordnet sind, daß sie an einer Drehung relativ zu einem festen Halterring teilnehmen. Die zuerst genannte Anordnung ist jedoch vorzuziehen, um Sc'hleifringe und Bürsten zu vermeiden und die sich drehenden Massen auf ein Mindestmaß herabzusetzen.While in the types of generator given for explanation, which are described above, the holder ring or the holder rings are the only ones If the rotating link is of the type, the generator would of course do the same Efficiency work when the magnet, the pole pieces and the coil are arranged in this way are that they participate in rotation relative to a fixed retainer ring. the However, the first-mentioned arrangement is preferable in order to apply friction rings and brushes avoid and reduce the rotating masses to a minimum.

Auf die Trägerplatte kann auch verzichtet werden, so daß die Hülle den ganzen magnetischen Fluß leitet. Bei allen beschriebenen Generatoren fällt eine Verminderung des Widerstandes eines Zweiges im wesentlichen gleichzeitig mit einer Erhöhung des Widerstandes im anderen Zweig zusammen, so daß der gesamte Fluß in der Halteranordnung im wesentlichen konstant bleibt. Aus diesem Grunde tritt praktisch keine Schwingung der Generatoren im Betrieb auf, was von größtem Wert bei den Generatoren ist, die in die Nabe eines Rades eingebaut werden.The carrier plate can also be dispensed with, so that the casing directs the whole magnetic flux. With all the generators described there is one Decreasing the resistance of a branch substantially simultaneously with a Increase the resistance in the other branch together so that the entire flow in the holder arrangement remains essentially constant. Because of this, comes in handy no vibration of the generators during operation, which is of greatest value for the generators that are built into the hub of a wheel.

Es muß außerdem darauf hingewiesen werden, daß die beschriebenen Generatoren, wenn sie für Beleuchtungslampen auf Fahrrädern benutzt werden, einen Strom von derartiger Frequenz liefern, daß sich für den Radfahrer bei niedrigen Geschwindigkeiten ein stetiges Licht ergibt. Wenn Räder von normalem Durchmesser benutzt werden, ist ein Strom, der nicht weniger als zwanzig Schwingungen je Umdrehung des Rades besitzt, ausreichend. Daher muß die Frequenz des Stromes je Umdrehung des Rades, falls Räder anderer Größen benutzt werden, entsprechend durch Abwandlung des Generators eingestellt werden.It must also be pointed out that the generators described, when used for lighting lamps on bicycles, a stream of such Frequency supply that can be used by the cyclist at low speeds gives steady light. If normal diameter wheels are used, is a Current that has not less than twenty oscillations per revolution of the wheel, sufficient. Therefore, the frequency of the current per revolution of the wheel, if wheels other sizes can be used, adjusted accordingly by modifying the generator will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. AC inductor generator, characterized by an armature with an essentially cylindrical permanent magnet ring (i) magnetized in the axial direction, an armature coil (25) coaxial with the magnet, means for conducting the flux which are in contact with both end faces of the magnet and have or consist of two pole shoe rings (ii and 17) which are coaxial with the magnet and axially spaced from one another to enable the installation of the armature coil, each pole shoe ring having pole teeth (i5 and i9) with surfaces that are essentially cylindrical in shape the magnet coaxial surface or surfaces, and by holder pieces (27), wherein the armature and holder pieces are rotatable relative to each other about the axis of the magnet and cooperate with the means for conducting the flux of the armature so that a flux path interlinked with the armature coil of changing resistance and another flux path not linked to the armature coil is formed by varying resistance, a decrease in the resistance of one path coinciding substantially with an increase in the resistance of the other path, whereby the total flux in the holder pieces is substantially constant.

2. AC inductor generator according to claim i, characterized in that; that the two toothed pole piece rings (ii and 17) magnetically with one Pole of the magnet (i) connected and the teeth on one pole shoe ring (ii) zigzag are arranged opposite the teeth of the other pole shoe ring (i7), and that a Ring carrier (7) is magnetically connected to the other pole of the magnet (i) in order to to convey the magnetic flux to or from the magnet.

3. AC inductor generator according to claim 2, characterized in that the armature is on a non-magnetic Sleeve is arranged, and that the holder pieces (27) in a sleeve made of magnetic Material are housed.

4. AC inductor generator according to claim 2, characterized in that the holder pieces (27) consist of rollers which axially to the magnet (i) arranged and on the circumference at a distance from each other by a cage are held, the rollers being the surfaces of the pole teeth (i5, i9), the are arranged in a cylindrical surface, a cylindrical surface of the ring carrier Touch (9).

5. AC inductor generator according to claim 2 to 4, characterized in that that the teeth on one pole shoe ring (i5) between the teeth on the other pole shoe ring (i9) grab.

6. AC inductor generator according to claim 5, characterized in that the axis of the pole teeth (i5, 19 ) lies obliquely to the axis of the holder pieces (27).

7. AC inductor generator according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the magnet (i) is surrounded by a copper cylinder (5) made of a material with high conductivity. B. AC inductor generator according to claim i, characterized in that a toothed pole shoe ring (35) is magnetically connected on the one hand to one pole (33) of the magnet, while the other pole shoe ring (35) to the other pole (34) of the magnet is magnetically connected. 9. AC inductor generator according to claim i, characterized in that each pole shoe ring (35) is provided with pole teeth (37) which extend substantially radially outwardly, the teeth on a ring axially in line with the teeth on the other ring lie and the teeth on both rings form part of the magnetic branch, which is linked to the armature coil (38) which is arranged between these teeth, and that the pole piece rings (35) are provided with pole teeth (36), which axially extending into the bore of the magnet with the teeth on one ring axially in line with the teeth on the other ring and the outwardly extending teeth (37) and axially extending teeth (36) zigzagging in relation to each other are arranged. ok AC inductor generator according to claim 9, characterized in that a second armature coil (42) is arranged concentrically inside the bore of the magnet, being electrically connected to the other armature coil (38) and being magnetically connected to the flux path from which the axially extending pole teeth (36) form part of the bore of the magnet. ii. AC inductor generator according to Claim 8, characterized in that each pole shoe ring (48) is provided with pole teeth which extend essentially radially outward, and in that the pole teeth on one ring are arranged in a zigzag shape opposite the pole teeth on the other pole shoe ring, wherein the armature coil (46, 47) is arranged around the circumference of the magnet (43, 44) and this armature coil and the magnet are each divided into two axially spaced apart parts by a bridge piece made of magnetic material (45), which with Shunt means (i46) of constant resistance connected inside the bore of the magnet. 12. AC inductor generator according to claim 8, characterized in that each pole shoe ring is provided with pole teeth (i48) which extend substantially radially outward, and that the pole teeth are arranged in a zigzag shape on one ring opposite the teeth on the other ring, and that additional pole teeth (i47) formed on the pole shoe rings are arranged axially between the radial teeth in order to divide the armature coil (50) into two electrically connected parts, the additional teeth (i47) on a pole shoe ring opposite the radial teeth ( i48) lie on the other pole shoe ring. 13. AC inductor generator according to any one of the preceding claims, characterized in that the holder pieces are attached to the hub of a wheel of a bicycle to revolve with it, and that the armature is attached to the fixed hub spindle of the wheel of the bicycle.