DE2230378A1

DE2230378A1 - Wechselstromgenerator

Info

Publication number: DE2230378A1
Application number: DE19722230378
Authority: DE
Inventors: Philip Roy Hoff Theydon Bois Essex Riley (Großbritannien)
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Plessey Handel und Investments AG
Priority date: 1971-06-22
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1972-12-28
Also published as: FR2143160A1

Description

Unser Zeichen: P 2153

HiESSEY HANDEL UHD INVESTMENTS AG
3500 Zug, Schweiz
Gartenstrasse 2

Wechselstromgenerator

S ch w/Ba

Die Erfindung bezieht sich auf eine umlaufende elektrische Maschine und insbesondere auf eine umlaufende elektrische Maschine in Form eines Wechselstromgenerators.

Nach der Erfindung ist ein Wechselstromgenerator gekennzeichnet durch einen aus einem ringförmigen, aus einem Band gewickelten magnetisierbaren Kern bestehenden Stator, in dem mehrere quer beispielsweise radial verlaufende Nuten angebracht sind, die an wenigstens einer ihrer Stirnflächen Polschuhe bilden, eine in den Nuten angebrachte Statorwicklung, einen konzentrisch zu dem Kern anordneten magnetisierbaren Rotor, der dicht bei den Polschuhen des Kerns axial im Abstand dazu liegende Polflächen aufweist, und eine vom Rotor mechanisch unabhängige Einrichtung zur magnetischen Polarisierung des Rotors, so daß dieser bei seiner Drehung die Induzierung einer Spannung in der Statorwicklung hervorruft.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Einrichtung zur Polarisierung des Rotors eine Erregerwicklung, doch kann sie

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.. 2 —

in einigen Ausführungen von einem Permanentmagneten gebildet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Fig.1 eine Seitenansicht einer umlaufenden elektrischen Maschine nach der Erfindung,

Fig.2 eine Ansicht der Anordnung der Rotorplatten der Maschine von Fig.1,

Fig.3 eine schematische Ansicht einer der Statorwicklungen der Maschine von Fig.1 und

Fig.4 eine Seitenansicht der Anordnung einer Statorwicklung von Fig.3 in den Schlitzen des Kerns der Maschine von Fig.1.

In Fig.1 ist eine umlaufende elektrische Maschine in Form eines bürstenlosen Wechselstromgenerators dargestellt, der beispielsweise zur Stromversorgung in Kraftfahrzeugen,als hand ge trie be nee Generator für militärische Funkgeräte und als motorfeetriebene Batterie ladeeinrichtung verwendet werden kann.

Der Wechselstromgenerator besteht aus einem aus einem Band gewickelten Kern 1 in Form eines Rings, der zwei einander gegenüberliegende flache Flächen 2 und 3 aufweist. Der Kern ist aus einem aus magnetisier barem Material bestehenden Band gewickelt, in dem eine Folge von rechteckigen Ausschnitten an seinen zwei Rändern angebracht ist. Diese Ausschnitte sind im fertig gewickelten Kern so aufeinander ausgerichtet, daß

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in den zwei Flächen 2 und 3 des Kerns 1 mehrere (in Sg.4 dargestellte) radiale Nuten 4 entstehen, zwischen denen Pblflächen 4' gebildet sind. In den radialen Nuten 4 des Kerns 1 ist eine Anzahl von Statorwicklungen 5 angebracht, von denen jede aus einer kreisförmigen Spule mit mehreren Windungen besteht, die in die in Pig.3 dargestellte doppelte U-Form verformt ist, damit sie durch zwei der radialen Nuten 4 in einer Fläche, beispielsweise der Fläche 2 des Kerns 1,. durch die (in Fig.1 bei 6 dargestellte) Mitte des Kerns und durch zwei Nuten 4 in der entgegengesetzten Fläche 3 des Kerns 1 führt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wechselstromgenerator ein Drehstromgenerator, weshalb die Nuten in jeder Fläche des Kerns 1, durch die jede Statorwicklung 5 geführt ist, im Abstand von zwei Nuten zueinander liegen, wie in Fig.4 dargestellt ist. In der Anordnung von Fig.4 würde somit eine einer der anderen Phasen entsprechende weitere Statorwicklung durch die Nuten 7 geführt sein, und eine weitere Statorwicklung, die der dritten Phase entspricht, würde durch die Nuten 8 geführt sein. Wenn die jeder Phase entsprechenden Statorwicklungen auf den Kern 1 in ihre Stellungen gebracht worden sind, werden· sie in Serie miteinander und mit (nicht dargestellten) Ausgangsklemmen verbunden.

Der Kern 1 ist zusammen mit den Statorwicklungen 5 in einem zweiteiligen Gehäuse 8 mit Hilfe eines oder mehrerer Abstandsglieder 9 untergebracht, die beispielsweise aus einteilig an den Kern 1 angeforraten Teilen bestehen können. Ebenfalls innerhalb des Gehäuses 8 is; ein Rotor 10 konzentrisch zu dem Kern 1 untergebracht, der aus zwei magnetisierbaren Polplatten 11 und 12 besteht, und von einem magnetisierbaren Abstandsglied 13 ausrei nand ergehalte η sind. Die Polplatten 11 und 12 und das Abstandsteil 13 sind dabei von einer Welle 14 getragen,

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die an ihren beiden Enden mit Hilfe von Lagern 15 im Gehäuse 8 gelagert ist. Die Polplatten 11 und 12 sind an ihrem Umfang mit mehreren Ausschnitten versehen, so daß dadurch mehrere längs des Umfangs im Abstand voneinander liegende Polschuhe 16 entstehen(Fig.2). Die Polplatten 11 und 12 sind in Umfangs rieh tu ng derart relativ zueinander versetzt, daß die PGlschuhe 16 einer Platte in axialer Richtung auf einen Ausschnitt zwischen zwei Polschuhen 16 in der anderen Platte ausgerichtet sind, wie in Pig.2 gezeigt ist. Der Abstand zwischen den Polplatten 11 und 12 ist derart, daß die Polschuhe 16 an einer der Polplatten 11 und 12 zwar auf die Polflächen 4' an einer Fläche des Kerns 1 ausgerichtet sind, doch in axialem Abstand von diesen liegen, und daß die Polschuhe der anderen Polplatte auf die Polflächen 4¹ an der anderen Fläche des Kerne ausgerichtet sind und doch im Abstand von diesen liegen. Konzentrisch innerhalb der zwei Polplatten und 12 ist eine Erregerwicklung 17 angebracht, die vom Kern 1 gehalten wird und somit mechanisch unabhängig vom Rotor 10 ist, wodurch sie stationär bleibt, während sich der Rotor 10 dreht. Die Erregerwicklung hat die Wirkungen, daß sie im erregten Zustand die Polplatten 11 und 12 so polarisiert, daß die eine den Nordpol und die andere den Südpol bildet. Wenn der Rotor gedreht wird, wird das Magnetfeld zwischen den Polschuhen 16 der zwei Polplatten veranlaßt, sich durch jede der Statorwicklungen 5 zu bewegen, und wegen der relativen Versetzung der Polschuhe 16 an den Polplatten 11 und 12 erfährt jede Statorwicklung eine Flußumkehr, als deren Folge in jeder der Statorwicklungen eine Ausgangsspannung induziert wird.

Das Prinzip des hier beschriebenen Wechselstromgenerator kann in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Zahl der am Kern 1 und an den Polplatten und 12 gebildeten Pole so gewählt werden, daß sie für

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jeden besonderen Anwendungsfall paßt, und die Statorwicklung 5 kann anstelle der dargestellten doppelten U-Form
jeweils aus zwei getrennten Spulen bestehen, von denen
eine in den Nuten an jeder Fläche des Kerns 1 liegt,
wobei der gleichen Phase entsprechende Spulen wieder
in Serie miteinander verbunden sind. In der dargestellten Anordnung sind die Nuten im Kern 1 zwar als radiale Nuten dargestellt, doch ist es auch möglich, die Nuten in einem Winkel zur radialen Linie anzubringen. Auch kann anstelle der in manchen Anwendungsfällen verwendeten Erregerwicklung ein Permanentmagnet zur Erzeugung des Erregermagnetfelds
verwendet werden.

Patentansprüche

Claims

Pate nta ns prüc he

/1. WechselStromgenerator gekennzeichnet durch einen aus einem ringförmigen, aus einem Sand gewickelten riagnetisierbaren Kern bestehenden Stator, in dem mehrere quer verlaufende Nuteji angebracht sind, die an wenigstens einer ihrer Stirnflächen Polschuhe bilden, eine in den Nuten angebrachte Statorwicklung, einen konzentrisch zu dem Kern angeordneten magnetisierbarenRotor, der dicht bei den Polschuhen des Kerns axial im Abstand dazu liegende Polflächen aufweist, und eine vom Rotor mechanisch unabhängige Einrichtung zur magnetischen Polarisierung des Rotors, so daß dieser bei seiner Drehung die Induzierung einer Spannung in der Statorwicklung hervorruft.
2. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet," daß die Einrichtung zur Polarisierung des Rotors aus einer Erregerwicklung besteht.
3. Wechselstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Polarisierung des Rotors aus einem Permanentmagneten besteht.
4. Wechselstromgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Querrichtung verlaufenden Nuten, die an wenigstens einerstirnfläche des Kerns Polflächen bilden, in Form von radialen Nuten ausgebildet s i nd.
5. Wechselstromgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in beideu Stirnflächen mit radialen Nuten versehen ist.
6. Wechselstromgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß d-ii magnet lsi er bare Rotor zwei scheibenförmige magnet isierbare Teile enthält, die in axialer Richtung von einem magneti-

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sierbaren Abstandsteil mit kleinerem Durchmesser auseinandergehalten sind, daß längs flea Umfangs jedes scheibenförmigen Teils Ausschnitte angebracht sind, die Polschuhe bilden, die dicht bei entsprechenden Polflächen an den Stirnflächen des konzentrisch zwischen den scheibenförmigen Teilen angeordneten Kerns im axialen Abstand zu diesen Pol- · flächen liegen.
7. Wechse.lstro mgenerator nach. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern starr in" einem Gehäuse befestigt ist, und daß der Rotor in dem Gehäuse relativ su dem Kern drehbar gelagert ist.
8.Wechselstromgenerator nach einem der Ansprüche 5 bis 7_f dadurch gekennzeichnet, daß die Statorwicklung aus mehreren einzelnen länglichen Spulen besteht, die allgemein U-förmig ausgebildet sind, so daß sie durch zwei Nuten in beiden Stirnflächen des Kerns führen, wobei einzelne Spulen in einer oder in mehreren Gruppen in Serie miteinander verbunden sind.

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