DE2445765A1

DE2445765A1 - Elektrischer generator

Info

Publication number: DE2445765A1
Application number: DE19742445765
Authority: DE
Inventors: Otto Geiger
Original assignee: GESIG EN TECHNIK GmbH
Current assignee: GESIG EN TECHNIK GmbH
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1974-09-25
Publication date: 1976-04-08
Also published as: US4031421A

Description

HELMUT LAMPRECHT

PATENTANWALT MÜNCHEN 5 · CORNELIUSSTRASSE 42 · TELEFON 24O77Ö

1894-95

Firma

GeSig Energiete dinik GmbH

854 Schwabach

Elektrischer Generator

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Generator mit einem Rotor und einem Stator, die in gleichen Winkelabständen (Polschritte) in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Pole tragen.

Bei derartigen elektrischen Generatoren wird der Wirkungsgrad dadurch beeinträchtigt, daß der Induktionsstrom stet.s so fließt, daß sein Magnetfeld die Zustandsänderung hemmt, durch die der Induktionsstrom entstanden ist, so daß also der Drehung des Rotors gegenüber dem Stator entgegengewirkt wird. Diese durch äußere Energiezufuhr hervorgerufene Drehung ist aber die Voraussetzung der Erzeugung des Induktionsstroms. Durch die Verringerung oder Neutralisierung dieser als resultierende Feldbremsung bezeichneten Hemmung der Rotordrehung

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LAWPWAIMS MUINOHIN

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könnte sich der Wirkungsgrad eines derartigen Generators wesentlich verbessern lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines elektrischen Generators zu verbessern, insbesondere aber die resultierende Feldbremsung als einen den Wirkungsgrad beeinträchtigenden Faktor auszuschalten oder zu neutralisieren, wodurch zudem die Möglichkeit eröffnet werden soll, Magnetpole mit maximalem Sättigungsgrad ohne Mehraufwand an Antriebsenergie zu verwenden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß auf einer gemeinsamen Rotorwelle die Rotoren mindestens eines Paars elektrisch gleicher aber voneinander unabhängiger Teilgeneratoren angeordnet sind, daß die von den Polkernen bedeckten Sektoren und die jeweils von den Lücken zwischen den Polkernen bedeckten Sektoren im wesentlichen gleich groß sind, und daß die Winkelstellung der Rotorwelle, in der sich jeweils die Stator- und Rotorpole eines Teilgenerators überdecken, für beide Teilgeneratoren um einen halben Polschritt versetzt ist, und daß die Ausgänge der beiden Teilgeneratoren eines Paars derart mit einem Verbraucher verbunden sind, daß beide Teilgeneratoren der gleichen Belastung unterworfen sind.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß beide Teilgeneratoren über einen Doppe!transformator an einen Verbraucher angeschlossen sind.

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Eine andere zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß die Rotoren der beiden Teilgeneratoren zu einem , gemeinsamen Rotorkörper zusammengefaßt sind, der sowohl die Pole des einen wie auch des anderen Teilgenerators trägt, wobei in diesem Fall vorzugsweise die den Rotorpolen des ersten und die den Rotorpolen des zweiten Teilgenerators zugeordneten Statorpole gegeneinander um einen' halben Pol schritt versetzt sind. .-

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ist es, daß mehrere Paare von Teilgeneratoren auf einer gemeinsamen Rotorwelle angeordnet sind.

Anhand der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. ^:

Es zeigt: · ·■· ' · ·

Fig. 1 einen schematisehen Schnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten, aus zwei .Teilgeneratoren bestehenden Generator,

Fig. 2 §inen schematischen Teilschnitt durch den in ■■-■· Fig. 1 unten liegenden Teilgenerator,

Fig. 3 einen der Fig> 2 entsprechenden Teilschnitt durch den in Fig. 1 oben liegenden Teilgenerator bei gleicher Winkelstellung der gemeinsamen Rotorwelle,

Fig. 4 eine schematische Abwicklung der axial angeordneten Pole des Generators nach Fig. 1 mit Darstellung der Wicklungen der Ständerpole in Sternschaltung und

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Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung mit Dreieckschaltung.

Der beispielsweise dargestellte Generator besitzt eine äußerst kompakte und andererseits besonders einfach herzustellende Bauweise, bei der neben in herkömmlicher Weise einander in radialer Richtung in Bezug auf die Rotorwelle 5 zugeordneten Rotorpolen 10a, 10b und Statorpolen 12a bzw. 12b zusätzliche einander in axialer Richtung zugeordnete Rotorpole 14a und 14b und Statorpole 16a bzw. 16b vorgesehen sind, wie dies insbesondere aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Generator dargestellt, der ein Paar Teilgeneratoren la und Ib umfaßt, die in Bezug auf eine gemeinsame Rotorwelle 5 koaxial' angeordnet sind und von einem gemeinsamen Satorgehäuse 3 umschlossen werden, das im wesentlichen aus einem Mittelstück 6 mid zwei Lagerschilden 7a und 7b besteht. Die Lagerschilde 7a und 7b können jeweils durch Zuganker 8 gegen das Mittelstück gespannt werden. Bei einem aus mehreren Teilgenerator-Paaren bestehenden Generator können auch mehrere in ähnlicher Weise aneinanderfügbarö Mittelstücke vorgesehen werden. , .

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind mit der Rotorwelle 5 drehfest zwei Rotoren 18a und 18b verbunden, deren PolelOa und 14a bzw. 10b urid 14b in Bezug auf die Rotorachse die gleiche Winkelstellung einnehmen.

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Dies ist insbesondere deutlich aus den Fig. 2-5 ersichtlich.

Bei der Abwicklung nach den Fig. 4 und 5 nehmen die axial gerichteten - und entsprechend auch die dort nicht dargestellten radial gerichteten Rotorpole 14a bzw. auch 10a eine Stellung ein, die etwa dem maximalen Abrißmoment beim Aufbrechen des Magnetfeldes zwischen den Rotorpolen 10a und 14a des Teilgenerators la und dessen Statorpolen 12a bzw. 16a entspricht, oder mit anderen Worten dem Zustand maximaler Feldbremsung des Teilgenerators la.

Die Statorpole 12b und 16b des anderen Teilgenerators Ib sind gegenüber den Statorpolen 12a und 16a des ersten Teilgenerators la um einen halben Polschritt versetzt, wobei als Polschritt der Winkelabstand zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Polen bezeichnet wird. Es nähert sich also in der in den Fig. 4 und 5 betrachteten Stellung der Rotorwelle 5. jeder Rotorpol 10b bzw. 14b des Rotors 18b den zugehörigen Statorpolen 12b bzw. 16b und befindet sich in der dargestellten Stellung in dem Bereich, in dem etwa das maximale Anzugsmoment auftritt, das in seiner Richtung bezogen auf die Drehbewegung der Rotorwelle 5,dem Abrißmoment des ersten Teilgenerators la, das über den Rotor 18a ebenfalls auf die Rotorwelle 5 einwirkt, entgegengesetzt ist. Abrißmoment des einen Teilgenerators und Anzugsmoment des anderen Teilgenerators heben sich jeweils gegenseitig auf.

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2 A 4 b ? 6 5

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Praktische Versuche haben bestätigt, daß durch die vorgeschlagene Anordnung zweier Teilgeneratoren die resultierende Feldbremsung völlig neutralisiert werden kann, so daß ein zur Überwindung der Feldbremsung dienender Anteil des Antriebsdrehmoments völlig entfallen kann.

Bei Anwendung supraleitender Spulen läßt sich unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips ein Generator mit außerordentlich hohem Wirkungsgrad herstellen.

Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, beanspruchen die Polkerne oder Wicklungsträger, bzw. bei Anwendung von Permanentmagneten als Rotorpole diese Permanentmagnete, d.h. diejenigen Flächen der einander zugewandten Pole auf denen sich die Feldlinien im wesentlichen konzentrieren gleiche Sektoren wie die Zwischenräume zwischen den Polkernen, Wicklungsträgem oder auch Magneten. Dadurch wird erreicht, daß unter Berücksichtigung der beschriebenen WinkelVersetzung der beiden Teilgeneratoren das Abrißmoment des einen Teilgenerators in jeder beliebigen Winkelstellung der Rotorwelle 5 jeweils gleich dem Anzugsmoment des anderen Teilgenerators ist.

Damit die angestrebte Wirkung eintritt muß allerdings gewährleistet sein, daß beie elektrisch voneinander unabhängigen Teilgeneratoren jeweils der gleichen Belastung unterworfen sind, was z.B. auf einfache Weise

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dadurch erreichbar ist, daßuibeide Teilgeneratoren la und Ib über einen nicht dargestellten Poppeltransformator in an sich bekannter Weise an einen Verbraucher angeschlossen werden. ,

In der Zeichnung bezeichnet in bekannter Weise N und S den Nord- bzw. Südpol, während die elektrischen Anschlüsse

in ebenso bek_annter.Weise mit R, S,, T, U, V, W. X, Y. Z und 0 gekennzeichnet sind. Die.Pfeile in den Fig. 4 und kennzeichnen die Drehrichtung der Rotoren 18a und 18b.

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Claims

Energietechnik GmbH Schwabach Patentansprüche:

1. Elektrischer Generator mit einem Rotor und einem Stator, die in gleichen Winkelabständen (Polschritte) in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Pole tragen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer gemeinsamen Rotorwelle (5) die Rotoren (18a, 18b) mindestens eines Paars elektrisch gleicher aber voneinander unabhängiger Teilgeneratoren (la, Ib) angeordnet sind, daß die von den Polkernen bedeckten Sektoren und die jeweils von den Lücken zwischen den Polkernen bedeckten Sektoren im wesentlichen gleich groß sind, und daß die Winkelstellung der Rotorwelle, in der sich jeweils die Statorpole und die Rotorpole eines Teilgenerators überdecken, für beide Teilgeneratoren um einen halben Polschritt versetzt ist, und daß die Ausgänge des beiden Teilgeneratoren eines Paars derart mit einem Verbraucher verbunden sind, daß beide Teilgeneratoren der gleichen Belastung unterworfen sind.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teilgeneratoren (la, Ib) über einen Doppeltransformator an einen Verbraucher angeschlossen sind.

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3. Generator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (18a, 18b) der beiden Teilgeneratoren (la, Ib) zu einem gemeinsamen Rotorkörper zusammengefaßt sind, der sowohl die Pole des einen wie auch des anderen Teilgenerators trägt.

4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rotorpolen des ersten und die den Rotor·; polen des zweiten Teilgenerators zugeordneten Statorpole gegeneinander um einen halben Polschritt versetzt sind.

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