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Title:
POWER GENERATING INSTALLATION THAT COMPRISES A DRIVE ENGINE AND A GENERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/065670
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power generating installation that comprises a drive engine and a generator, especially a synchronous generator and a diesel engine. The inventive installation comprises a stationary rotor winding (28) and permanent magnets (35) disposed in the rotor (29) that induce the generator. The rotor (29) constitutes the flywheel of the diesel engine as an outer rotor and the stator (11) disposed within the rotor carries the rotor winding (28) of the generator.

Inventors:
HATZ ERNST (DE)
MOSER FRANZ (AT)
Application Number:
PCT/EP2001/002369
Publication Date:
September 07, 2001
Filing Date:
March 02, 2001
Export Citation:
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Assignee:
HATZ MOTOREN (DE)
HATZ ERNST (DE)
MOSER FRANZ (AT)
International Classes:
H02K1/18; H02K1/27; H02K1/28; H02K5/04; H02K7/18; H02K15/03; H02K21/00; H02K21/22; (IPC1-7): H02K21/22; H02K7/18
Domestic Patent References:
WO1991000639A11991-01-10
Foreign References:
US5041749A1991-08-20
GB2328476A1999-02-24
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 04 31 May 1995 (1995-05-31)
Attorney, Agent or Firm:
GRÄTTINGER & PARTNER (GBR) (Postfach 16 55 Starnberg, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Stromerzeugereinheit aus Antriebsmotor und Genera tor, insbesondere aus Dieselmotor und Synchronge nerator mit einer stationären Ankerwicklung (28) und im Rotor (29) angeordneten Dauermagneten (35) zum Erregen des Generators, wobei dessen Rotor (29) als Außenläufer das Schwungrad des Dieselmotors bildet und wobei dessen Stator (11) die Ankerwick lung (28) trägt und innerhalb des Rotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (29) an einem Lüfterrad (2) angebaut ist, welches seinerseits stirnseitig an der Kurbel welle (1) des Antriebsmotors angeflanscht ist ; daß der Stator (11) als geblechtes Eisenpaket aus gebildet ist, welches die Ankerwicklung (28) trägt und mittels durch Bohrungen in seinem Blechpaket geführter, das Blechpaket zusammenspannender Statorschrauben (17) mit einem Innenring (10) eines abflußseitig vorgesehenen Generatorgehäusedeckels (9) mehrfach am Umfang verschraubt ist und daß der Rotor (29) als geblechtes Eisenpaket ausge bildet ist, welches die Dauermagneten (35) zur Er zeugung eines rotierenden Magnetfelds trägt und mittels durch Bohrungen in seinem Blechpaket ge führter, das Blechpaket zusammenspannender Spann schrauben (30) mit dem Lüfterrad (2) mehrfach am Umfang verschraubt ist.
2. Stromerzeugereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben (30) mit dem Lüfterrad (2) innerhalb dessen die Beschaufelung (4) tragenden Ringteils verschraubt sind.
3. Stromerzeugereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dicht innerhalb des Zylindermantels des Gene ratorgehäuses (8) mehrere am Umfang verteilt ange ordnete, die gesamte Gehäuselänge durchspannende Befestigungsschrauben (7) vorgesehen sind, welche einerseits mit einem motorseitigen Anschlußgehäuse (5), andererseits mit dem Generatorgehäusedeckel (9) verschraubt sind.
4. Stromerzeugereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Generatorgehäuse (8) aus Blech gefertigt ist und mit beiden Stirnflächen planflächig zwischen Anschlußgehäuse (5) und Generatorgehäuse deckel (9) eingespannt ist.
5. Stromerzeugereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorschrauben (17) zwischen StatorBlech paket und Innenring (10) durch Distanzhülsen (20) gesteckt und zwischen Innenring (10) und der davon abgewandten Seite des Stators (11) verspannt sind.
6. Stromerzeugereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben (30) zwischen RotorBlech paket und Lüfterrad (2) durch Stützhülsen (32) ge steckt und zwischen Lüfterrad (2) und der davon ab gewandten Seite des Rotors (29) verspannt sind.
Description:
Stromerzeugereinheit aus Antriebsmotor und Generator Die Erfindung betrifft eine Stromerzeugereinheit aus An- triebsmotor und Generator, insbesondere aus Dieselmotor und Synchrongenerator gemäß dem Oberbegriff von An- spruch 1.

In der deutschen Offenlegungsschrift 3009279 ist ein von einem Fahrzeugantriebssystem antreibbarer Generator be- schrieben, wobei der Generator als heteropolarer Genera- tor ausgeführt ist, dessen Rotor am Schwungrad des An- triebssystems befestigt ist, und wobei zum Erregen des Generators an dessen Stator Dauermagneten vorgesehen sind. Die Spannung wird dabei in einer Wicklung des Sta- tors erzeugt, der um den Rotor herum am Gehäuse des An- triebssystems befestigt ist. Bei diesem mit dem Kraftfahrzeugmotor gebildeten Antriebssystem ergänzt der Rotor das Schwungrad des Motors. Dessen Kühlsystem dient indirekt auch der Kühlung des Generators.

An der bekannten Motor-Generator-Einheit ist nachteilig, daß sie einen großen Durchmesser in Anspruch nimmt, da ihr Rotor auf dem Außenumfang des Schwungrads aufgebaut ist ; trotz des Zusammenbaus eines Motors und eines Gene- rators wird eine bauliche Vereinfachung im Sinne einer Einsparung von Bauelementen nicht erzielt. Vielmehr han- delt es sich um den Einbau eines Generators in das spezi- ell angepaßte Getriebegehäuse eines Motors, welches in radialer Richtung entsprechend groß zu dimensionieren ist. Wegen des beschränkt vorhandenen Volumens im Inneren des Getriebegehäuses, insbesondere in axialer Richtung, ist die elektrische Leistung des Generators auf die Er- fordernisse eines Bordnetzes an einem Kraftfahrzeug be- grenzt.

Eine eingangs genannte Stromerzeugereinheit, die überdies mit einem Pumpenaggregat kombiniert ist, beschreibt die deutsche Patentschrift DE 19721527. Der an der Kurbel- welle befestigte Rotor des Generators bildet gleichzeitig das Schwungrad des Motors. Ein durch das Pumpenaggregat erzeugter Kühlmittelstrom bewirkt die Kühlung des Genera- tors. Eine Motorkühlung ist nicht beschrieben.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer eingangs genannten Stromerzeugerein- heit in konstruktiver Hinsicht zu erreichen, daß durch deren Kombination Bauteile eingespart bzw. mehrfach ge- nutzt werden können, daß damit Gewichtseinsparungen ver- bunden sind und daß das Bauvolumen des Generators sowohl radial als auch axial gering ist. Außerdem soll eine ein- fache Bauweise verwirklicht werden, bei welcher die mit der Kurbelwellendurchbiegung verbundenen Probleme behoben werden und bei welcher die Kühlung auf einfache Art aus- geführt ist.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst. Dabei ist a) das Schwungrad des Dieselmotors ersetzt durch den Ro- tor des Generators, der wiederum an einem Lüfterrad angebaut ist, welches seinerseits stirnseitig an der Kurbelwelle des Antriebsmotors angeflanscht ist ; b) der Stator als geblechtes Eisenpaket ausgebildet, welches die Ankerwicklungen trägt ; c) der Rotor als geblechtes Eisenpaket ausgebildet, wel- ches die Dauermagneten zur Erzeugung eines rotie- renden Magnetfelds trägt ; Das Lüfterrad sorgt dabei effizient und platzsparend für die Kühlung sowohl des Generators als auch des Motors.

Die geblechte Ausführung von Rotor und Stator ermöglicht eine besonders volumensparende Bauweise des Generators.

Der als Außenläufer konzipierte Rotor des Generators ist vorteilhaft derart gestaltet, daß er das volle Trägheit- moment des sonst motorseitig erforderlichen Schwungrads besitzt. Das bedeutet, daß einerseits der Rotor mit de- Massenträgheitsmoment eines sonst vorhandenen Schwungrads dimensioniert werden kann und daß andererseits für den Motor das jeweils erforderliche Trägheitsmoment, das ein Schwungrad z. B. zur Gewährleistung der Handstart- fähigkeit des Motors üblicherweise liefert, zur Verfügung steht.

An einer derartigen Kombination aus Rotor und Schwungrad ist ferner vorteilhaft, daß sie problemlos die Licht- flimmergrenze einhält.

Wenn man davon ausgeht, daß ein Ziel der vorliegenden Er- findung darin besteht, daß die radiale Dimension rr. c- torseitigen Gehäuseflansches durch den Anbau des Gene- ratorgehäuses nicht überschritten werden soll, womit der Umfang des Rotors begrenzt ist, ergibt sich dessen axiale Dimension entweder nach dem für das Schwungrad benötigten Massenträgheitsmoment oder nach der für die Stromer- zeugung erforderlichen elektrischen Auslegung des Gene- rators. Dessen aktive magnetische Masse erfordert eine bestimmte Größe zur Magnetfelderzeugung im Generator.

Eine weitere Verkleinerung des Bauvolumens der Motor- Generator-Einheit ergibt sich noch dadurch, daß der Rcior an dem Lüfterrad des Motors direkt vorteilhaft innerhalb dessen die Beschaufelung tragenden Ringteils angebaut ist. Durch die damit gegebene Ausbildung des Rotors als Außenläufer mit relativ großem Durchmesser ergibt sich ein besonders hoher Nutzungsgrad des verbauten Volumens bei extrem kurzer axialer Baulänge.

Eine vorteilhafte Befestigung des Stators besteht darin, daß er mittels durch Bohrungen in seinem Blechpaket ge- führter, das Blechpaket zusammenspannender Statorschrau- ben mit einem Innenring des Generatorgehäusedeckels mehr- fach am Umfang verschraubt ist. Besonders zweckmäßig ist dabei, daß die Statorschrauben zwischen Stator-Blechpaket und Innenring durch Distanzhülsen gesteckt und zwischen Innenring und der davon abgewandten Seite des Stators verspannt sind. Dadurch erübrigt sich eine aufwendige zentrale Lagerung des Stators z. B. auf einer Welle.

Ferner ist vorgesehen, daß der Rotor mittels durch Boh- rungen in seinem Blechpaket geführte, das Blechpaket zu- sammenspannender Spannschrauben mit dem Lüfterrad inner- halb dessen die Beschaufelung tragenden Ringteils mehr- fach am Umfang verschraubt ist. Besonders zweckmäßig ist dabei, daß die Spannschrauben zwischen Rotor-Blechpaket und Lüfterrad durch Stützhülsen gesteckt und zwischen Lüfterrad und der davon abgewandten Seite des Rotors ver- spannt sind.

Sowohl hinsichtlich des Rotors als auch des Stators wird damit eine besonders einfache Art der Befestigung bzw.

Lagerung verwirklicht, womit erhebliche Kostenvorteile verbunden sind.

Bei einer kostensparenden Ausführungsform ist vorgesehen, daß dicht innerhalb des Zylindermantels des Generatorge- häuses mehrere am Umfang verteilt angeordnete, die ge- samte Gehäuselänge durchspannende Befestigungsschrauben vorgesehen sind, welche einerseits mit einem motorseiti- gen Anschlußgehäuse, andererseits mit dem Generatorge- häusedeckel verschraubt sind.

Weitere Kosteneinsparungen ergeben sich durch eine beson- ders einfache Ausbildung des Generatorgehäuses als dünn- wandiger Zylindermantel, bevorzugt aus Blech, wobei das Generatorgehäuse mit beiden Stirnflächen planflächig zwi- schen Anschlußgehäuse und Generatordeckel eingespannt ist.

Eine abflußseitige Schutzhaube des Generatorgehäuse- deckels ist zweckmäßigerweise ebenfalls aus Blech ge- fertigt und mittels die Befestigungsschrauben für das Ge- neratorgehäuse verlängernder Schraubbolzen am Gene- ratorgehäusedeckel befestigt.

Im Inneren der Schutzhaube kann ein Drehmagnet als Span- nungsregler vorgesehen sein. Dessen Joch, welches eine Erregerwicklung trägt, ist dabei vorteilhaft am Genera- torgehäusedeckel befestigt. Im Falle einer elektronischen Spannungsregelung, die keinen nennenswerten Platz benö- tigt, kann eine besonders flach gestaltete Schutzhaube bei entsprechender Verkürzung des Generatorteils ange- bracht werden.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, eine Mo- tor-Generator-Einheit zu schaffen, bei welcher auf Seiten des elektrotechnischen Teils für eine Nennleistung von z. B. ca. 10 KVA Kosteneinsparungen gegenüber herkömmli- chen vergleichbaren Einheiten von bis zu 50 % möglich sind. Sie eignet sich insbesondere als Netzfrequenz- Stromerzeuger kleiner Leistung und geringer Baugröße.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Motor-Generator- Einheit gemäß Schnitt I-I der Fig. 2, Fig. 2 eine Ansicht auf den Stator und den Rotor der Motor-Generator-Einheit gemäß Schnitt II-II der Fig. 1, Fig. 3 zu Fig. 2 eine teilweise axiale Ansicht des Stators in vergrößerter Darstellung, Fig. 4 einen dreidimensionalen Ausschnitt des Rotors mit Dauermagneten und Fig. 5 eine Ansicht des Spannungsreglers gemäß Schnitt V-V der Fig. 1.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte einen Stromerzeuger bildende elektrische Maschine betrifft eine Einheit aus einem Antriebsmotor und einem Synchrongenerator. Als An- triebsmotor kommt bevorzugt ein Dieselmotor in Frage, von dem lediglich das anschlußseitige Ende seiner Kurbelwelle 1 strichliert gezeichnet ist. Stirnseitig an der Kurbel- welle 1 ist ein Lüfterrad 2 mittels Schrauben 3 ange- baut. Das Lüfterrad 2 besitzt eine Beschaufelung 4 zur Erzeugung eines Luftstroms gemäß Pfeil S1 zur Motor- kühlung, wobei die gemäß Pfeil S2 zuströmende Luft der aus dem Generatorgehäuse 8 abströmenden Kühlluft nach der Generatorkühlung entspricht. Wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt der (strom-) abflußseitig vorgesehene Generatorge- häusedeckel 9 Ansaugöffnungen für die gemäß Pfeilen L zu- strömende Kühlluft. Damit dieser Kühlluftstrom im Generatorgehäuse 8 seine volle Kühlwirkung erzielt, be- sitzt die Schutzhaube 14 eine oder mehrere (nicht ge- zeichnete) entsprechend dimensionierte Eintrittsöffnungen für die Kühlluft.

Ein motorseitiges Anschlußgehäuse 5 umschließt den Raum, in dem das Lüfterrad 2 untergebracht ist, radial nach au- ßen ; es ist beidseitig offen und besitzt auf seiner dem Motor gegenüberliegenden Seite einen Ringflansch 6 mit Gewindebohrungen zum Eindrehen von Befestigungsschrauben 7 für den Anschluß des zweckmäßig aus Blech gefertigten zylindrischen Generatorgehäuses 8, in dem dieses auf bei- den Stirnseiten planflächig eingespannt wird. Die Befe- stigungsschrauben 7 sind an der Innenseite des Generatorgehäuses 8 anliegend über dessen Umfang verteilt angeordnet und durchspannen die gesamte Gehäuselänge. Am abflußseitigen, in der Zeichnung linken Ende des Gene- ratorhäuses 8 ist ein Generatorgehäusedeckel 9 vorge- sehen, welcher an radial nach innen ragenden Speichen ei- nen Deckelinnenring 10 aufweist, an dem der Stator 11 des Generators befestigt ist. Mit ihren abflußseitigen Enden ragen die Schäfte der Befestigungsschrauben 7 durch Boh- rungen in dem Generatorgehäusedeckel 9 hindurch ; an ihren freien Gewindeenden 12 sind Schraubbolzen 13 aufge- schraubt, die der Befestigung des Generatorgehäuses 8 am Generatorgehäusedeckel 9 sowie der Schutzhaube 14 mittels kurzer Schrauben 15 dienen ; diese werden von außen durch entsprechende Bohrungen in der Schutzhaube 14 in Gewinde- bohrungen der zugewandten Enden der Schraubbolzen 13 ein- geschraubt. Die Schutzhaube 14 übergreift mit ihrem das offene Ende bildenden Randabschnitt 16 das zugeordnete freie Ende des Generatorgehäusedeckels 9 von außen.

Während über den Umfang verteilt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel acht Befestigungsschrauben 7 vorge- sehen sind, genügen zur Befestigung des Stators an dem Deckelinnenring 10 sechs Statorschrauben 17, welche durch Bohrungen des Blechpakets eines Statoraußenteils 19 hin- durchgeführt sind und über Distanzhülsen 20 zwischen dem Deckelinnenring 10 und der zugewandten Seite des Sta- toraußenteils 19 mit dem Deckelring 10 verschraubt sind.

Der Statoraußenteil 19 wird auf diese Weise gehäusefest fixiert, wobei das den Statoraußenteil 19 bildende Blech- paket durch die Statorschrauben 17 zusammengespannt wird.

Das einen Statorinnenteil 21 bildende Blechpaket ist auf einer Hohlwelle 24 drehfest angeordnet. Die Hohlwelle 24 ist über ihre Endkappe 60 mit einem in der Wellenachse angeordneten, mit Vorspannung eingesetzten Torsionsstab 46 verbunden. Sie ist auf Lagerbuchsen 47 in Lager- flanschen 26 von Hüllblechen 22 verdrehbar gelagert, wel- che an gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets an- geordnet sind. Das der Endkappe 60 gegenüberliegende Ende des Torsionsstabs 46 ist-über eine stabfeste Stütze 44 gehäusefest fixiert. Deren Befestigungsauge 61 sitzt auf einer Schraube 62, welche das Blechpaket des Jocheisens 42 zusammenspannt. Die Hüllbleche 22 überdecken einen Steuerluftspalt 23 zwischen dem Statorinnenteil 21 und dem Statoraußenteil 19. Da somit-das den Statorinnenteil 21 bildende Blechpaket drehfest auf der Hohlwelle 24 sitzt, macht es deren Verdrehung zum Zwecke der erwünsch- ten Konstantregelung der Generatorspannung mit. Die Ver- stellung des Statorinnenteils 21 gegenüber dem Statoraußenteil 19 zum Zwecke der Spannungsregelung des Generators wird weiter unten noch im Detail beschrieben.

Die Ansicht gemäß Fig. 2 zeigt-ohne die in Fig. 1 dar- gestellte Isolierplatte 25, die zur Verbesserung der An- sicht weggelassen ist-, nicht nur die Kontur des den Ro- tor 29 bildenden Blechpakets, sondern auch diejenige der den Stator bildenden Blechpakete, welche im Bereich des Statoraußenteils 19 Ausschnitte 38 zur Aufnahme der Wick- lungsstränge der Drehstromwicklung 28 des Generators auf- weisen. Der Statoraußenteil 19 ist mittels durch Bohrungen 39 seines Blechpakets geführten Statorschrauben 17 an dem in Fig. 1 gezeigten Deckelinnenring 10 befe- stigt. Entsprechend der gewählten Schnittführung erkennt man auch die Distanzhülsen 20, welche das Blechpakte des Statoraußenteils 19 gegen den Deckelinnenring 10 abstüt- zen.

Drei Halteschrauben 27 dienen der Zentrierung des Stator- innenteils 21 innerhalb des Statoraußenteils 19 mittels seitlicher Hüllbleche 22, in deren Lagerflanschen 26 die Hohlwelle 24 mit dem Blechpaket des Statorinnenteils 21 gelagert ist.

Die Hüllbleche 22 werden nach außen hin im Bereich des Steuerluftspalts 23 jeweils noch von einer Isolierplatte 25 überdeckt, welche der-elektrischen Isolierung der Drehstromwicklung 28 des Generators sowie dreier am Um- fang verteilt angeordneter Halteschrauben 27 gegenüber dem Hüllblech 22 dient. Die Halteschrauben 27 verlaufen durch Bohrungen in dem den Statoraußenteil 19 bildenden Blechpaket. Sie sind mittels Isol-ationshülsen gegen das Blechpaket isoliert und zentrieren über die Hüllbleche 22 den Statorinnenteil 21 gegenüber dem Statoraußenteil 19.

Der Stator 11 ist umgeben vom Rotor 29, welcher ebenfalls aus einem Blechpaket aufgebaut ist, welches mittels Spannschrauben 30 zusammengespannt wird, die mit einem motorseitigen Gewindeende 31 in entsprechende Gewinde- bohrungen des Lüfterrads 2 eingeschraubt sind. Zwischen Lüfterrad und der zugeordneten Seite des Rotors 29 sind auf die Spannschrauben 30 aufgeschobene Stützhülsen 32 eingespannt. Damit ist der Rotor 29 drehfest mit dem Lüf- terrad 2 verbunden. An seinem Innenumfang bildet er einen schmalen ca. 2 mm breiten Luftspalt 33 gegenüber dem Sta- tor 11. Außerdem besitzt der Rotor 29 in axialer Richtung durchgehende etwa zylinderförmig innerhalb zweier Polseg- mente verlaufende Taschen 34, in welche von beiden Seiten Magnetelemente 35 in Form schmaler barrenförmiger Stäbe eingeschoben sind, und zwar im vorliegenden Beispiel, wie man aus Fig. 2 erkennt, je Pol zwei Reihen von jeweils zehn nebeneinander angeordneten Magnetelementen 35, wel- che für die magnetische Erregung des Generators verant- wortlich sind. Im Bereich der Taschen 34 begrenzt die in- nere Konturlinie 36 der die Taschen 34 radial nach innen begrenzenden Umfangswand 50 des Rotors 29 zusammen mit der äußeren Konturlinie 37 des Stators 11 den schmalen Luftspalt 33. Bohrungen 40 in den Rotorblechen dienen für den Einbau eines (nicht gezeigten) Anlassers.

Gemäß Fig. 2 und 4 werden die Magnetelemente 35 axial in die Taschen 34 eingeschoben, so daß sie polygonartig ver- teilt dicht nebeneinander liegend die beiden Pole bilden.

Durch die Unterteilung der Dauermagnete für die Pole in kleine Magnetelemente 35 wird deren kostengünstige Her- stellung ermöglicht ; deren Montage wird durch einen ge- eigneten magnetischen Rückschluß 49 sehr erleichtert, weil dadurch die gegenseitige Abstoßung benachbarter Ma- gnetelemente 35 praktisch entfällt. Die einzelnen Magne- telemente 35 können in die Taschen 34 nahezu kraftlos eingeschoben werden. Dabei erübrigt sich eine besondere Befestigung der Magnetelemente 35, denn diese werden im Betrieb durch ihre Magnetkräfte in axialer Richtung ge- halten und in den Taschen in radialer Richtung gesehen abgestützt, so daß sie den im Betrieb auftretenden Flieh- kräften ohne weiteres standhalten.

In der räumlichen Darstellung der Magnetanordnung gemäß Fig. 4 ist am Ende des Ausschnitts, in dem die Magnet- elemente 35 sitzen, ein Hohlraum 48 vorgesehen. Ohne die- sen Hohlraum 48 würde im Falle eines Stoßkurzschlusses des Generators die außerordentlich hohe Flußdichte in diesem Bereich zur Ummagnetisierung und somit zur Zerstö- rung des äußeren Magnetelements 35 führen. Durch die Aus- bildung des Hohlraums 48 mit einem definierten magneti- schen Rückschluß 49 kann diese Ummagnetisierung vermieden werden. Der Hohlraum 48 ist gebildet durch eine Verlänge- rung der inneren Umfangswand 50 der Taschen 34 und einen an die benachbarte Pollücke 52 angrenzenden Brückensteg 51, durch den der magnetische Rückfluß 49 verläuft. Axial verlaufende Rippen 53 an den Innenseiten der Taschen 34 definieren die Abstände zwischen den Magnetelementen 35.

Fig. 3 stellt zur Verdeutlichung einen vergrößerten Aus- schnitt von Fig. 2 dar, wobei übereinstimmende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Isolierplatte 25 und Hüllblech 22, welches der Positionierung des Stator- innenteils 21 dient, sind in Fig. 3 jeweils mit Bezugs- linien an Außen-und Innenkontur angegeben. Die Lager- buchse 47 ist stirnseitig dargestellt. In einem Aus- schnitt 38 des Statoraußenteils 19 sind Wickeldrähte der Drehstromwicklung 28 im Schnitt gezeichnet.

Der veränderbare Steuerluftspalt 23 zwischen dem Sta- toraußenteil 19 und dem Statorinnenteil 21 ist wesentlich für das Funktionsprinzip der Spannungsregelung des Gene- rators. Die an den Steuerluftspalt 23 angrenzenden Um- fangsflächen des Statorinnenteils 21 einerseits und des Statoraußenteils 19 andererseits sind dreifach über den Umfang segmentiert ausgebildet, wobei die drei einzelnen Segmente etwa schraubenartig verlaufende, von der Kreis- form abweichende vorspringende Umfangsabschnitte aufwei- sen. Beispielsweise verkleinert sich der Steuerluftspalt 23, wenn man ausgehend von der strichliert eingezeichne- ten Position den Statorinnenteil 21 gegenüber dem Sta- toraußenteil 19 in Richtung des Uhrzeigersinns gemäß Pfeil U (Fig. 2) verdreht, wobei die Endposition etwa bei einem Verdrehweg gemäß dem Winkel w erreicht ist. In die- ser Endposition ist der Steuerluftspalt 23 am kleinsten.

Durch Verdrehen des Statorinnenteils 21 gegenüber dem Statoraußenteil 19 wird wie beschrieben die Geometrie des Steuerluftspalts 23 und damit der magnetische Widerstand im Stator 11 geändert. Dieser Umstand wird bei der vor- liegenden permanent erregten Synchronmaschine zur Span- nungsregelung verwendet. Durch die beschriebene Verände- rung des magnetischen Flusses ist es möglich, die induzierte Spannung zu regeln, wobei eine direkte Propor- tionalität zwischen letzterer und dem magnetischen Fluß besteht. Dadurch, daß der Statorinnenteil 21 auf einer Hohlwelle 24 mit vorgespanntem Torsiönsstab 46 sitzt, werden der Kraftwirkung des magnetischen Feldes auf den Statorinnenteil 21 entgegenwirkende Torsionskräfte mobi- lisiert, so daß die zum Zwecke der Spannungsregelung an- gewandte Verdrehung des Statorinnenteils 21 gegenüber dem Statoraußenteil 19 mittels eines Drehmagneten 41 nahezu kraftlos vonstatten geht. Dies setzt allerdings voraus, daß die Torsionsvorspannung der magnetischen Rückstell- kraft angepaßt wird.

Der in den Fig. 1 und 5 dargestellte Drehmagnet 41 ist im Inneren eines Jocheisens 42 angeordnet, welches eine von der Generatorklemmenspannung gesteuerte Wicklung 43 trägt. Dabei führen Spannungsschwankungen an der Genera- torwicklung zu einer Verdrehung des Drehmagneten 41 und bewirken somit durch eine Relativdrehung zwischen den beiden Statorteilen die gewünschte Konstantregelung der Spannung. Gemäß Fig. 1 ist der Drehmagnet 41 auf dem zu- geordneten Ende der Hohlwelle 24 fliegend gelagert, wel- che wiederum drehfest mit dem Statorinnenteil 21 verbunden ist. Der Drehmagnet 41 sitzt zentrisch auf ei- nem Lagerabschnitt 45 am Ende der Hohlwelle 24 und ist dort gegen eine Schulter der Hohlwelle 24 aufgepreßt. Be- vorzugt sind der Drehmagnet 41 mit zugehörigem Joch 42 jeweils geblecht ausgebildet.

Gemäß Fig. 5 ist noch die elektrische Schaltung zur Betä- tigung des Drehmagneten 41 gezeichnet. Die an einem der Pole des Jocheisens 42 angebrachte Wicklung 43 liegt an der Klemmenspannung U1, U2 der Generatorwicklung 28 an.

Dabei verhält sich der magnetische Fluß direkt propor- tional zur indizierten Spannung und steuert die Drehung des Drehmagneten 41 und über die Hohlwelle 24 auch des Statorinnenteils 21, wodurch die Geometrie des Steuer- luftspalts 23 und damit der magnetische Widerstand im Stator 11 verändert wird. Das Ergebnis ist eine einfache, vom Leistungsfaktor cos ç unabhängige Regelung der Klem- menspannung des Generators.