Wechselstromgenerator Die Erfindung bezweckt einen Wechselstromgene rator zu schaffen, der keine beweglichen Kontakte, wie Gleitringe, Kommutatoren oder dergleichen auf weist und sich daher besonders gut dazu eignet, gegebenenfalls auf einfache Weise gegen die Einwir kung von Wasser oder schädlicher Atmosphäre ge schützt werden zu können.
Der Wechselstromgene rator nach der Erfindung zeichnet sich aus durch einen ringförmigen Stator, der eine Reihe von in Winkelabstand voneinander befindlichen Polen auf weist, die sich radial nach aussen erstrecken, durch einen Rotor, der einen sich in axialer Richtung erstre::
kenden Flansch aufweist, der die Statorpole umgibt, durch eine ringförmige Feldwicklung, die koaxial auf dem Stator angebracht ist und bei ihrer Erregung einen magnetischen Fluss erzeugt, der über die Statorpole zum genannten Rotor fliesst, durch vom Rotorflansch sich nach innen sich erstreckende Pole, die bei der Drehung des Rotors in und ausser Ausrichtung mit den Statorpolen kommen und da durch die Reluktanz der durch die Statorpole hin durch führenden Wege des Flusses ändern und somit auch den durch die Statorpole hindurch gehenden Fluss,
und durch eine Mehrzahl von Armaturwicklun- gen, von denen jede einen der Statorpole umgibt, so dass durch die Flussänderung eine Spannung in ihr induziert wird.
Ein derartiger Wechselstromgenerator eignet sich z. B. sehr gut, um als Hilfsstromquelle für einen Verbrennungsmotor oder dergleichen verwendet zu werden, wobei sein Rotor zugleich als Schwungrad für die Motorwelle dienen kann. Der Generator kann dabei so gebaut werden, dass er praktisch nicht mehr Platz beansprucht als übliche auf solchen Motoren vorgesehene Schwungräder.
In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und eine Variante darge stellt. Es ist: Fig. 1 eine Stirnansicht eines Wechselstromgene- rators; Fig. 2 ein Schnitt gemäss Linie 2-2 von Fig. 1, in etwas kleinerem Massstabe, wobei auch Teile einer Maschinenwelle und eines Maschinengestells gezeigt sind, auf denen der Rotor, respektive der Stator des Generator angebracht sind;
Fig. 3 ein halber Schnitt gemäss Linie 3-3 von Fig. 2, unter Wegbrechung einiger Teile zur Sicht- barmachung anderer Teile, und unter schematischer Andeutung der Wicklungen; Fig. 4 ein Schema der elektrischen Verbindungen der Wicklungen des Generators; Fig. 5 eine halbe Stirnansicht einer Variante des Stators, die beim Generator nach Fig. 1 verwendbar ist; und Fig. 6 ein Schnitt gemäss Linie 6-6 von Fig. 5.
In den Fig. 1 ist ein Wechselstromgenerator 10 gezeigt, der eine bevorzugte Ausführungsform der Er findung darstellt. Der Wechselstromgenerator 10 um- fasst einen Rotor 12, der als Schwungrad ausgebildet und geeignet ist, an einer Maschinenwelle oder der gleichen angebracht zu werden; der Generator 10 umfasst ferner einen Stator 14, der geeignet ist an dem stationären Teil, d. h. dem Gestell, einer Maschi ne koaxial zu der den Rotor tragenden Welle ange bracht zu werden.
Der Generator kann beispielsweise so auf einer Maschine montiert sein, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, nach der der Rotor 12 an der Welle 16 und der Stator 14 am Gestellteil 18 montiert ist. Das Gestellteil 18 kann einen Teil eines Motorblockes bilden und die Welle 16 kann von eine Kurbelwelle angetrieben werden und im Gestellteil 18 mittels eines Kugellagers 20 gelagert sein. Eine Drehung der Welle 16 wird demnach eine Drehung des Rotors 12 relativ zum Stator 14 zur Folge haben.
Dem Stator sind Mittel zugeordnet, um ein magne tisches Feld zu erzeugen, das durch verschiedene Teile des Generators hindurch geht und eine Anzahl von Armaturwicklungen, die so angeordnet sind, dass in denselben elektrische Ströme induziert werden als Folge von Änderungen des mit ihnen verketteten ma gnetischen Flusses. Die Änderungen des magnetischen Flusses, die notwendig sind, um die Ströme in den Armaturwicklungen zu induzieren, werden durch auf dem Rotor angebrachte Mittel hervorgerufen, welche mit dem Stator zusammenarbeiten, um die Reluktanz der Flusswege durch die Armaturwicklungen zu ver ändern.
Die Konstruktion und die Anordnung der zusammenarbeitenden Rotor- und Statorteile und die elektrische Zusammenschaltung der verschiedenen Armaturwicklungen ist derart, dass das eine Brei- oder mehrphasige Ausgangsspannung erzeugt wird. Diese Ausgangsspannung kann direkt als Speisequelle für verschiedene Hilfsgeräte des Motors dienen, oder kann gleichgerichtet werden, um eine Batterie zu laden und dergleichen mehr.
Wie erwähnt, hat der Rotor 12 die Form eines Schwungrades. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass der dargestellte Rotor 12 eine im wesentlichen axial ge richtete Nabe 22, eine Scheibe 24 und einen Flansch 26 aufweist, der sich vom Umfang der Scheibe 24 aus in gleicher Richtung wie die Nabe 22 erstreckt. Nabe, Scheibe und Flansch begrenzen eine ringförmi ge Ausnehmung 28, die den Stator 14 aufnimmt. Vorzugsweise bestehen Nabe, Scheibe und Flansch aus einem einzigen Stück, wie dargestellt, das durch Giessen oder Schmieden erzeugt worden sein kann. Das einzige Stück besteht aus geeignetem magne tischem Material, z. B.
Eisen oder Stahl, das einen Weg von kleiner magnetischer Reluktanz für den vom Stator erzeugten Fluss bildet; wobei es wichtig ist_, dass Flansch, Scheibe und Nabe einen Teil des Magnetkreises bilden.
Obwohl im Rahmen der Erfindung auch verschie dene andere Mittel vorgesehen werden können, um den Rotor 12 auf der Welle 16 zu befestigen, ist die Nabe 22 des dargestellten Rotors an ihrem in Fig. 2 rechten Ende mit einer konischen Bohrung 30 ver sehen, die einen entsprechend konischen Teil der Wel le 16 aufnimmt. Die Nabe 22 ist durch einen Keil 32 gegen Drehung gesichert, welcher Keil 32 in einer Nut 34 der Nabe und in einer entsprechenden Nut der Welle 16 sitzt, die in Fig. 2 gezeigt ist.
Links von der konischen Bohrung 30 ist die Nabe 22 mit einer erweiterten Bohrung 36 versehen, die das mit Ge winde versehene Ende der Welle 36 aufnimmt, sowie eine Mutter 38 und eine Unterlegscheibe 40, die zur Fixierung des Rotors auf dem Schaft dienen. Wie aus Fig. 1 - 3 hervorgeht, ist ferner auf dem Flansch 26 des Rotors 12, ein ringförmiger Zahnkranz 42 befestigt, z. B. durch Press-Sitz, welcher den Rotor 12 umgebende Zahnkranz z.
B. dazu bestimmt ist, mit dem Ritzel eines Startmotors oder dergelichen zu- sammenzuarbeiten. Der Zahnkranz 42 ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich und kann, wenn ge wünscht, weggelassen werden.
Es ist zu bemerken, dass der Rotor 12 infolge der Anordnung seiner Teile ein relativ grosses Trägheits- moment um die Achse der Welle 16 hat, so dass er, abgesehen von seiner flussverändernden Funktion in bezug auf den Stator 14, auch als Schwungrad wirkt in bezug auf die Welle 16, und daher benützt werden kann, um das üblicherweise beim Motor angewendete Schwungrad zu ersetzen. Es ist ferner zu bemerken, dass sowohl der Rotor als der Stator so gebaut ist, dass beide nur relativ wenig Platz beanspruchen. Tatsächlich sind ihre Abmessungen derart, dass sie nur wenig, wenn überhaupt etwas mehr Raum bean spruchen als ein übliches Schwungrad.
Zum Zwecke eine Veränderung der Reluktanz der Flusswege herbeizuführen, welche die Armatur wicklungen mit dem Stator verketten, weist der Flansch 26 eine Mehrzahl von um einen Winkel ge geneinander versetzten, Polen oder Zähnen 44 auf, die im Kreis angeordnet sind und sich vom Körper des Flansches aus nach innen erstrecken.
Um die Hysteresis- und Wirbelstromverluste zu verringern, die infolge des variablen Flusses in den Polen 44 auftreten, sind diese Pole vorzugsweise mit einem besonderen Ring 46 versehen, der aus verschiedenen Lagen von Blech besteht und am Körper des Flan sches 16 im Press-Sitz angebracht ist, wie Fig. 2 am besten zeigt. Um den Ring 46 aufzunehmen ist die innere Oberfläche des Flansches 26 so bearbeitet, dass diese Oberfläche 48 zylindrisch ist und inner halb des Flansches 26 eine Schulter 50 aufweist.
Beim Zusammensetzen des Ringes mit der Schulter des Flansches, wird der Ring so weit in den Flansch gepresst, bis die innere, oder linksseitige Stirnfläche des Ringes 46 an der Schulter 50 liegt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Konstruktion des Stators 14 geht am besten aus den Fig. 2 und 3 hervor. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass der Stator ein inneres, ringförmiges Glied 52 und ein äusseres, ringförmiges Glied 54 umfasst. Diese beiden Glieder bestehen aus magne tischem Material und bilden einen Teil eines Wegs für das magnetische Feld, das im Generator besteht. Das innere Glied 52 ist vorzugsweise von fester Bau weise und mit einer zylindrischen Bohrung 56 ver sehen, die einen Teil der Rotornabe 22 aufnimmt und eine entsprechende äussere, zylindrische Oberfläche hat.
Die Bohrung 56 ist geeignet, koaxial mit der Rotornabenoberfläche 58 angeordnet zu werden, und hat in bezug auf den Durchmesser dieser Oberfläche 58 einen solchen Durchmesser, dass ein dünner Luft spalt 60 zwischen der Bohrung 56 und der Oberfläche 58 gebildet ist.
Die äussere Oberfläche des inneren Statorgliedes 54 ist unterteilt in einen ersten axialen Teil, der das äussere Glied 54 aufnimmt und trägt, und einen zweiten axialen Teil, der die nachfolgend beschriebene Feldwicklung aufnimmt und trägt. Der erste axiale Teil ist vorzugsweise mit einer zylindrischen Fläche 62 versehen und der zweite axiale Teil mit einer zylin drischen Fläche 64, wobei die Fläche 64 von grösse- rem Durchmesser ist als die Fläche 62 und von letzterer durch eine radiale Schulter 66 getrennt ist. Wie gezeigt ist ist das äussere Statorglied vorzugs weise lamelliert und mit einer zentralen, zylindrischen Bohrung versehen, welche auf die Oberfläche des inneren Ringes 52 passt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist das äussere Statorglied 54 in bezug auf das innere Statorglied 52 durch einen Keil 68 gegen Drehung gesichert. Man kann aber auch andere, geeignete Mittel zum winkelmässigen Befestigen des Aussen gliedes am Innengliede benützen, die beiden Glieder könnten z. B. durch Presse-Sitz verbunden sein.
Um das äussere Statorglied 54 axial in dem inneren Statorglied 52 festzulegen und auch um ein Mittel zur Montage des Stators an dem Gestellteil 18 vorzu sehen, ist dem Stator ein Montagering 70 zugeordnet.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Montagering 70 koaxial mit der Achse des Stators und des Rotors und mit dem Stator durch eine Mehrzahl von Schrau- beq 72 verbunden, welche sich axial durch das innere Statorglied 52 erstrecken und in den Montagering 70 eingeschraubt sind. Die Köpfe der Schrauben 72 sind in auf der linken Seite des inneren Statorgliedes vorgesehenen Ausnehmungen 74 aufgenommen.
An seinem inneren oder linken Ende ist der Montagering 70 mit einer Ausnehmung versehen, die zur Auf nahme des rechten Endes des inneren Statorgliedes 52 dient, und weist dieser Ring 70 ferner eine Ringrippe 76 auf, die das zugeordnete Ende dieses Gliedes 52 umgibt. Die Rippe 78 hat eine ringförmige Anschlag fläche 78, welche mit der äusseren Stirnfläche des äusseren Statorgliedes 54 in Berührung ist.
Das äus sere Statorglied 54 ist daher axial auf dem inneren Statorglied 52 festgeklemmt durch Eingriff mit der Schulter 66 auf seiner inneren oder linken Seite und durch Eingriff mit der Anschlagfläche 78 an seiner äusseren oder rechten Seite. An seinem rechten Ende hat der Montagering einen ringförmigen Absatz 80, der in eine entsprechende, ringförmige Ausnehmung des Gestellteiles 18 eingreift. um den Montagering 70 und den Stator 14 koaxial zur Achse der Welle 16 zu halten.
Der Montagering 70 weist zu seiner Befesti gung am Gestellteil 18 eine Mehrzahl von gelochten Lappen 82 auf, die sich von seinem Körper aus nach aussen erstrecken, um Bolzen oder andere zu seiner Befestigung am Gestellteil 18 dienende Vorrichtungen aufzunehmen. Der Montagering 70 bildet keinen Teil des Magnetkreises und besteht vorzugsweise aus nicht magnetischem Material, wie z. B. Aluminium, um ein Streuen des Magnetflusses zum Motorgestell zu ver meiden.
Wie am besten aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, weist das äussere Statorglied 54 eine Mehrzahl von radial nach aussen vorstehenden Zähnen oder Polen 84 auf, von denen jeder eine Armaturwicklung 86 aufnimmt und von derselben umgeben ist. Die Statorpole 84 sind winkelmässig gegeneinander versetzt angeordnet und haben äussere Stirnflächen 88, welche nur einen kleinen Abstand von den inneren Stirnflächen 90 der Rotorpole 44 haben, wenn die Rotorpole mit ihnen bei der Rotation des Rotors ausgerichtet sind.
Wenn ein Rotorpol 44 mit einem entsprechenden Statorpol 84 radial ausgerichtet ist, ist also ein schma ler Luftspalt zwischen diesen Polen 44 und 84 vor handen.
Die Armaturwicklungen können an den zugehö rigen Statorpolen 84 durch verschiedene passende Mit tel befestigt sein, aber in dem bevorzugten und darge stellten Fall werden sie an ihrem Platz festgehalten durch eine Mehrzahl von Halteelementen 91. Die Elemente 91 bestehen aus im wesentlichen flachen Stücken oder Streifen aus nichtmagnetischem Ma terial, wobei jedes derselben den Raum zwischen einem zugeordneten Paar von benachbarten Stator- polen 84 überbrückt und an seinen in Umfangs richtung entgegengesetzten Enden in an den Seiten der Statorpole vorgesehene Nuten eingreift, wie ge zeigt.
Die Halteelemente selbst werden vorzugsweise durch die Reibung zwischen denselben und den zuge hörigen Polen an ihrem Platz gehalten, obwohl hierzu auch andere Mittel benützt werden können.
Vorzugsweise haben die Stirnflächen 90 der Rotor pole 44 in Umfangsrichtung die gleiche Länge wie die Stirnflächen 88 der Statorpole 84. Angenommen dass - wie dies auch tatsächlich der Fall ist - ein magnetischer Fluss vom Stator zum Rotor fliesst, so ist es nach Fig. 3 offensichtlich, dass bei der Dre hung des Rotors 12 die Pole 84 des Stators 14 ab wechselnd in und ausser Ausrichtung mit den Rotor polen 44 kommen.
Wenn ein betrachteter Statorpol 84 genau winkelmässig mit einem Rotorpol 44 ausge richtet ist, hat der Flussweg durch diesen Pol eine minimale Reluktanz und der totale, durch den Pol gehende Fluss einen Maximalwert. Wenn dagegen der Statorpol 84 in der Mitte zwischen zwei benach barten Rotorpolen liegt, ist die Reluktanz des Fluss- weges durch den Pol verhältnismässig gross und der totale Fluss durch den Pol wird einen minimalen Wert haben, der annähernd Null ist.
Zwischen diesen bei den Stellungen des Statorpoles in bezug auf den Rotorpol werden die Reluktanz des Flussweges und der totale Fluss durch den Statorpol Zwischenwerte haben. Dementsprechend wird durch die Drehung des Rotors der Fluss durch die verschiedenen Statorpole 84 geändert, so dass in der Armaturwicklungen, die auf diesen Polen sitzen, elektrische Ströme oder EMK's induziert werden.
Die Mittel zur Errichtung eines magnetischen Fel des im Generator umfassen eine ringförmige Wick lung 92, welche vorgesehen ist, um mit Gleichstrom erregt zu werden. Die Erregung der Wicklung 92 kann von einer äusseren Stromquelle aus bewirkt werden oder man kann hierzu den Ausgangsstrom der Gene ratorwicklungen verwenden, nach Gleichrichtung des selben. Im dargestellten Beispiel ist die Wicklung 92 als eine einzige Spule dargestellt, die im Falle von Selbsterregung vorgesehen sein kann, für Serie- oder für Parallelschaltung mit der Belastung.
Obwohl nicht dargestellt, ist es auch vorgesehen die Wicklung aus zwei Teilen oder Spulen zusammenzusetzen, wobei der eine Teil oder Spule mit der Belastung in Serie, der andere dagegen parallel geschaltet ist (Compound- schaltung).
Die dargestellte Feldwicklung 92 umgibt das in nere Statorglied 52 und ist zwischen der linken Seite des äusseren Statorgliedes 54 und der Scheibe 24 des Rotors 12 angeordnet, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Die Wicklung 92 hat eine zentrale Öffnung, mit der sie auf der zylindrischen Oberfläche 64 des inne ren Statorgliedes 52 sitzt und wird axial auf diesem Gliede festgehalten durch eine Mehrzahl von Halte elementen 94, die auf dem Stator 14 mittels der Schrauben 72 befestigt sind und an der linken Seite der Wicklung 92 anliegen, wie in Fig. 2 gezeigt ist, um die Wicklung 92 am äusseren Statorglied 54 festzuhalten. Die Wicklung 92 ist in radilaer Richtung vorzugsweise flach und erstreckt sich im Wesentlichen bis zu den äusseren Stirnflächen der Statorpole 84.
Wenn die Wicklung 92 erregt ist, erzeugt sie im Generator einen im Wesentlichen torisch verlaufenden magnetischen Fluss, wobei Torusachse mit der ge meinsamen Achse des Rotors 12 und des Stators 14 zusammenfällt. In Fig. 2 ist der Magnetkreis im Sta- tor 14 und im Rotor 12 gestrichelt angedeutet.
Ange nommen, dass der Fluss allgemein in Richtung von den Statorpolen 84 zu den Rotorpolen 44 fliesst, dann wird der Fluss von einem Statorpol 84 über einen Luftspalt zu einem Rotorpol 44, dann axial längs des Rotorflansches 26 und dann radial einwärts in der Rotorplatte 24 strömen. Der Fluss überquert dann den Luftspalt 60 und dringt in das innere Stator- glied 52 ein, von wo er zum Körper des äusseren Statorgliedes 54 und zurück zum Statorpol 84 kommt.
Man wird bemerken, dass das den Magnetfluss leiten de Material so angeordnet ist, dass der Magnetkreis die Feldwicklung 92 eng umschliesst. Es ergibt sich daraus eine Verminderung der gesamten Reluktanz des Magnetkreises und eine Verminderung der Streu ung. Die Reluktanz des Magnetkreises kann ferner vermindert werden, indem man den Luftspalt 60 klein macht, was wegen der koaxialen Anordnung der gegenüberliegenden Flächen leicht möglich ist.
Es ist ferner zu bemerken, dass die Flussänderun- gen im wesentlichen auf die Statorpole 84 und die Rotorpole 44 beschränkt sind, während auf den ande ren Teilen des Magnetkreises der Fluss stets gleich gerichtet und im Wesentlichen konstant ist; d. h. dass der magnetische Fluss im Flansch 26, in der Scheibe 24 und in der Nabe 22 sich im Wesentlichen nicht ändert. Auch im inneren Statorglied 52 und in dem jenigen Teil des äusseren Statorgliedes 54, der sich radial einwärts der Pole 84 befindet, ist die Schwan kung des Flusses gering.
Infolgedessen sind Hystere- sis- und Wirbelstromverluste in diesen Teilen des Wechselstromgenerators praktisch vermieden, so dass dieselben aus vollem, d. h. nicht lamelliertem Mate rial bestehen können. Dies vermindert in starkem Masse das Brummen oder Eisengeräusch , da die ge räuscherzeugenden Flussänderungen nur in den Polen stattfinden, die aber nur einen kleinen Teil des gan zen Magnetkreises darstellen, was somit zu einem ruhigen Arbeiten beiträgt. Darüber hinaus haben die Flussänderungen, die in den Rotor- und Statorpolen auftreten keine nennenswerte Wirkung auf den mit der Feldwicklung 92 verketteten Fluss, so dass wenig oder keine Spannung in der Feldwicklung induziert wird.
Eine solche induzierte Spannung hätte, falls vorhanden, die Neigung der angelegten Feldspannung entgegenwirken, so dass eine hohe Spannung angelegt werden müsste, um die gewünschte Anzahl von Feld- Amperewindungen aufrecht zu erhalten.
Wie früher erwähnt worden ist, ist ein Wechsel stromgenerator 10 zur Lieferung einer mehrphasigen Ausgangsspannung vorgesehen. Um dies zu erzielen, sind die Rotor- und Statorpole so angeordnet; dass während eine Gruppe von Statorpolen mit entspre chenden Rotorpolen ausgerichtet ist, andere Gruppen von Statorpolen sich in anderen Stellungen gegenüber anderen Rotorpolen befinden.
Demzufolge werden die Ströme und Spannungen, die in den Armatur wicklungen der einen Gruppe von Statorpolen erzeugt werden, die nicht in Phase stehen mit den Strömen und Spannungen, die in anderen Gruppen von Stator- polen erzeugt werden.
Im dargestellten Generator sind beispielsweise Ro tor und Statorpole so angeordnet, dass sich eine dreiphasige Ausgangsspannung ergibt. Die Statorpole 84 und die zugeordneten Armaturwicklungen 86 sind in drei Gruppen unterteilt, und ihre Beziehung zu den Rotorpolen 44 ist so, dass wenn die Pole der einen Gruppe winkelmässig genau mit den entspre chenden Rotorpolen 44 ausgerichtete sind, die Pole einer der beiden anderen zwei Gruppen um -f-120 elektrische Grade aus der genauen Ausrichtung mit denselben oder anderen Rotorpolen verschoben sind,
während die Pole der anderen Gruppe um -120 elek trische Grade aus der genauen Ausrichtung mit den selben oder anderen Rotorpolen verschoben sind. In folgedessen werden die Ströme und Spannungen, die in den Wicklungen einer Gruppe erzeugt werden, um -I- bzw. - l20 e1. ausser Phase sein mit den Strömen und Spannungen, die in den Wicklungen der beiden anderen Gruppen induziert werden.
Obwohl verschiedene Anordnungen der Stator- und Rotorpole vorgesehen werden können, um solch eine Phasenbeziehung zwischen den drei Gruppen der Statorpole und Wicklungen zu erzielen, ist die bevorzugte in Fig. 1 gezeigt.
Gemäss Fig. 1 sind die Rotorpole 44 in Umfangsrichtung des Rotorflansches 26 in gleichen Winkelabständen voneinander angeord net, und sind die Statorpole 84 ebenfalls in Umfangs richtung des äusseren Statorgliedes 54 um gleiche Winkelabstände gegeneinander versetzt, die aber klei ner sind als die Winkelstände des Rotors.
Ange nommen, dass der Winkelabstand zwischen benach barten Rotorpolen 44 gleich 360 e1. ist, wie in Fig. 1 angegeben ist, beträgt der Winkelabstand zwischen benachbarten Statorpolen 84 nur 240 el. Wenn Stator und Rotor sich in der in Fig. 1 gezeigten Lage befin den, ist jeder dritte Statorpol @ 84 genau ausgerichtet mit einem entsprechenden Rotorpol 44.
In Fig. 1 sind diese Statorpole und ihre zugeordneten Wicklun gen mit dem Buchstaben a bezeichnet und bildet zusammen die oben genannte erste Pol- und Wick lungsgruppe.
Angenommen, dass der Rotor 12 im Uhrzeiger sinne gedreht wird, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist, werden die Statorpole und -wicklun- gen, die in Fig. 1 mit dem Buchstaben c bezeichnet sind, sich der Ausrichtung mit anderen Rotorpolen nähern. Gleichzeitig werden sich die mit b bezeichne ten Wicklungen und Pole, sich von einer Ausrichtung mit denjenigen Rotorpolen entfernen, denen sich die mit c bezeichneten Wicklungen und Pole in bezug auf die Ausrichtung nähern. Die mit b, respektive c, bezeichneten Wicklungen und Pole bilden, die zweite, respektive die dritte oben erwähnte Gruppe.
Unter den in Fig. 1 gezeigten Bedingungen, wird die Reluktanz der Magnetwege durch die einzelnen Statorpole der Gruppe a einen Minimalwert haben, die Reluktanz der Magnetwege durch die Statorpole der Gruppe c wird abnehmen und die Reluktanz der Magnetwege durch die Statorpole der Gruppe b wird abnehmen. Infolgedessen wird der Fluss durch die Pole und Wicklungen der Gruppe a einen Maxi malwert haben, der Fluss durch die Pole und Wick lungen der Gruppe a einen Maximalwert haben, der Fluss durch die Pole und Wicklungen der Gruppe c wird zunehmen und der Fluss durch die Pole und Wicklungen der Gruppe b wird abnehmen.
Ange nommen, dass infolge der Drehung des Rotors der Fluss in jedem Statorpol sinusförmig variiert, wie dies angenähert auch der Fall ist, so werden die in den Armaturwicklungen induzierten Spannungen ebenfalls sinusförmig veriieren, wobei die in jeder Wicklung induzierte Spannung in der Phase dem zugehörigen Fluss um 90 voraneilt.
Ferner ist die Phasenbezie hung zwischen den in den drei Gruppen von Wick lungen induzierten Spannungen derart, dass die von den Wicklungen der Gruppe c erzeugte Spannung der in den Wicklungen der Gruppe a erzeugten Spannung um 120 nacheilt, während die in den Wicklungen der Gruppe b erzeugte Spannung der in den Wicklungen der Gruppe a erzeugten Spannung um 120 voreilt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Wicklungen jeder der drei Gruppen vorzugsweise elektrisch in Serie geschaltet, indem die Wicklungen der Gruppe a durch Leiter 100, die Wicklungen der Gruppe b durch Leiter 102 und die Wicklungen der Gruppe c durch Lei ter 104 miteinander verbunden sind. Fig. 4 zeigt schematisch die elektrischen Verbindungen der Wick lungen; es ist ersichtlich, dass die drei Gruppen von seriegeschalteten Wicklungen in der üblichen Stern schaltung miteinander verbunden sind. Anstelle der Sternschaltung könnten die drei Gruppen von serie- geschalteten Wicklungen auch in Dreieck geschaltet werden.
Zur Abnahme der dreiphasigen Ausgangs spannung des Generators und zur Zuführung. des Gleichstromes für die Felderregung dienen Leiter, die in den Fig. 1 und 2 mit<B>106</B> bezeichnet sind. Es ist klar, dass die Ausgangsspannung von der Stärke des magnetischen Feldes abhängt, das durch die Feldwicklung 92 erregt wird, und daher einfach durch Änderung der der Feldwicklung 92 zugeführten Span nung verändert werden kann.
Ein wichtiges Merkmal des beschriebenen Gene- rators ist, dass er leicht und auf wirtschaftliche Weise gegen Wasser oder andere Fluiden geschützt werden kann. Fig. 5 und 6 zeigen einen wasserdicht gemach ten Stator 110 der im Generator 10 anstelle des in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Stators verwendet werden kann.
Der Stator 110 ist dem oben beschrie benen Stator 14 gleich, abgesehen von einem zusätz lichen wesserdichten Überzug, der die Feldwicklung 92, die Armaturwicklungen 86 und mindestens einen Teil des übrigen Stators umgibt, um die Feld- und Armaturwicklungen vollständig von der umgebenden Atmosphäre abzudichten. In Fig. 5 und 6 ist das Überzugsmaterial bei 112 gezeigt. Dieses Material ist vorzugsweise Epoxy oder ein anderes, für derartige Zwecke übliches Material.
Das Material kann an dem Stator unter Benützung einer Form angebracht werden ,in welchem Falle das überzugsmaterial um die verschiedenen Teile des Stators gegossen wird. Man kann stattdessen auch den Stator in ein Bad von überzugsmaterial eintauchen.
Nach dem Guss- oder Tauchverfahren muss jeg liches Material, das an den Stirnflächen 88 der Pole 84 haftet, entfernt werden, um ein Zusammentreffen mit den Rotorpolen 44 zu vermeiden. In gleicher Weise muss jegliches Überzugsmaterial entfernt wer den, das an der Bohrung 56 haftet, um eine Störung der Rotornabe 22 zu vermeiden. Da der Generator keine beweglichen Kontakte aufweist, umgibt das Überzugsmaterial alle stromführenden Elemente und gewährleistet dadurch einen höheren Grad von Was serdichtheit, als er im allgemeinen mit anderen elek trischen Generatoren erzielbar ist.
Der Rotor 12 kann gegebenenfalls auch mit einem Überzug versehen werden, um ein Rasten zu verhindern; da der Rotor jedoch keine stromführenden Elemente trägt ist dies nicht nötig, um eine vollständige und wirksame Was sersicherheit des Generators zu gewährleisten.