DE843575C - Wechselstrom-Induktorgenerator - Google Patents

Wechselstrom-Induktorgenerator

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DE843575C
DE843575C DEB1652A DEB0001652A DE843575C DE 843575 C DE843575 C DE 843575C DE B1652 A DEB1652 A DE B1652A DE B0001652 A DEB0001652 A DE B0001652A DE 843575 C DE843575 C DE 843575C
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DE1611668U (de
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Rudolf Dr Goldschmidt
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Birmingham Small Arms Co Ltd
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Birmingham Small Arms Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/38Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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. 9 ist ein Schnitt ähnlich dem nach Fig. 7 für eine weitere Ausführungsform; Fig. io zeigt die in Fig. 9 dargestellte Magnetbauart in Abwicklung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wechselstrom-Induktorgenerator, gekennzeichnet durch einen Anker mit einem im wesentlichen zylindrischen permanenten, in axialer Richtung magnetisierten Magnetring (i), eine mit dem Magneten koaxiale Ankerspule (25), Mittel zum Leiten des Flusses, die in Berührung mit beiden Stirnflächen des Magneten stehen und zwei mit dem Magneten koaxiale und zur Ermöglichung des Einbaus der Ankerspule axial im Abstand voneinander angeordnete Polschuhringe (ii und 17) aufweisen oder aus ihnen bestehen, von denen jeder Polschuhring Polzähne (i5 und i9) mit Flächen aufweist, die im wesentlichen in einer zylindrischen zu dem Magneten koaxialen Fläche oder Flächen liegen, und durch Halterstücke (27), wobei die Anker- und Halterstücke 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 ist, wobei eine Verminderung in dem Widerstand eines Weges im wesentlichen gleichzeitig mit einer Erhöhung in dem Widerstand des anderen Weges zusammentrifft, wodurch der gesamte Fluß in den Halterstücken im wesentlichen konstant ist.
  2. 2. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet; daß die beiden mit Zähnen versehenen Polschuhringe (ii und 17) magnetisch mit einem Pol des Magneten (i) verbunden und die Zähne auf dem einen Polschuhring (ii) zickzackförmig gegenüber den Zähnen des anderen Polschuhringes (i7) angeordnet sind, und daß ein Ringträger (7) magnetisch mit dem anderen Pol des Magneten (i) verbunden ist, um den magnetischen Fluß zu dem Magneten oder von dem Magneten zu befördern.
  3. 3. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker auf einer nichtmagnetischen Hülse angeordnet ist, und daß die Halterstücke (27) in einer Hülle aus magnetischem Werkstoff untergebracht sind.
  4. 4. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterstücke (27) aus Walzen bestehen, die axial zu dem Magneten (i) angeordnet und auf dem Umfange im Abstande voneinander durch einen Käfig gehalten sind, wobei die Walzen die Flächen der Polzähne (i5, i9), die in einer zylindrischen Fläche angeordnet sind, eine zylindrische Fläche des Ringträgers (9) berühren.
  5. 5. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne auf einem Polschuhring (i5) zwischen die Zähne auf dem anderen Polschuhring (i9) greifen.
  6. 6. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Polzähne (i5, 19) schräg zur Achse der Halterstücke (27) liegt.
  7. 7. Wechselstrom-Induktorgenerator nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet '(i) von einem Kupferzylinder (5) aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit umgeben ist. B. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Zähnen versehener Polschuhring (35) magnetisch einerseits mit einem Pol (33) des Magneten verbunden ist, während der andere Polschuhring (35) mit dem anderen Pol (34) des Magneten magnetisch in Verbindung steht. 9. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Polschuhring (35) mit Polzähnen (37) versehen ist, die sich im wesentlichen radial nach auswärts erstrecken, wobei die Zähne auf einem Ring axial in einer Linie mit den Zähnen auf dem anderen Ring liegen und die Zähne auf beiden Ringen einen Teil des magnetischen Zweiges bilden, der mit der Ankerspule (38) verkettet ist, die zwischen diesen Zähnen angeordnet ist, und daß die Polschuhringe (35) mit Polzähnen (36) versehen sind, die sich axial in die Bohrung des Magneten erstrecken, wobei die Zähne auf einem Ring axial in einer Linie mit den Zähnen auf dem anderen Ringe liegen, und die sich nach außen erstreckenden Zähne (37) und die sich axial erstreckenden Zähne (36) im Verhältnis zueinander zickzackförmig angeordnet sind. io. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Ankerspule (42) konzentrisch im Innern der Bohrung des Magneten angeordnet ist, wobei sie elektrisch mit der anderen Ankerspule (38) verbunden ist und magnetisch mit dem Flußwege in Verbindung steht, von dem die sich axial erstreckenden Polzähne (36) in der Bohrung des Magneten einen Teil bilden. ii. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Polschuhring (48) mit Polzähnen versehen ist, die sich im wesentlichen radial nach auswärts erstrecken, und daß die Polzähne auf dem einen Ring zickzackförmig gegenüber den Polzähnen auf dem anderen Polschuhring angeordnet sind, wobei die Ankerspule (46, 47) um den Umfang,des Magneten (43, 44) herum angeordnet ist und diese Ankerspule und der Magnet je in zwei axial voneinander im Abstand angeordnete Teile durch ein Brückenstück aus magnetischem Werkstoff (45) geteilt sind, das mit Nebenschlußmitteln (i46) von konstantem Widerstand im Innern der Bohrung des Magneten verbunden ist. 12. Wechselstrom-Induktorgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Polschuhring mit Polzähnen (i48) versehen ist, die sich im wesentlichen radial nach auswärts erstrekken, und daß die Polzähne auf einem Ring gegenüber den Zähnen auf dem anderen Ring zickzackförmig angeordnet sind, und daß zusätzliche, auf den Polschuhringen ausgebildete Polzähne (i47) axial zwischen den radialen Zähnen angeordnet sind, um die Ankerspule (50) in zwei elektrisch miteinander verbundene Teile zu teilen, wobei die zusätzlichen Zähne (i47) auf einem Polschuhring gegenüber den radialen Zähnen (i48) auf dem anderen Polschuhring liegen. 13. Wechselstrom-Induktorgenerator nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterstücke an der Nabe eines Rades eines Fahrrades befestigt sind, um mit ihm umzulaufen, und daß der Anker an der festen Nabenspindel des Rades des Fahrrades befestigt ist.
DEB1652A 1945-11-10 1950-01-20 Wechselstrom-Induktorgenerator Expired DE843575C (de)

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