DE971680C - Wechselstrommaschine kleiner Leistung mit einem Dauermagneten - Google Patents

Description

• Wedhselstrommaschine kleiner Leistung mit einem Dauermagneten Magnetelektrische Maschinen kleiner Leistung, wie sie beispielsweise durch Kurbelinduktoren für Wechselstromruf in Fernmeldeanlagen dargestellt werden, benutzen meist einen drehbar gelagerten bewickelten Doppel-T-Anker aus Weicheisen, der von einem oder mehreren Magneten umgeben ist. die eriorderliche Frequenz von etwa I6 bis 20 Hz wird hierbei durch eine Zahnradübersetzung 6:I erzieIt. Für einen möglichst gleichförmigen und gerauschfreien Lauf werden schräg verzahnte Räder verwendet. Übersetzung und Schrägverzahnung stellen mechanische Verluste dar.
• Es sind bereits magnetelektrische Maschinen bekannt, bei denen der rotierende Magnet an seinem Umfang eine Anzahl von Polpaaren trägt. Bei einigen Anordnungen werden diese Polpaare durch Polschuhe gewonnen, die an dem Dauermagnet angebracht sind. Bei anderen Anordnungen sind kleine Dauermagnete in den Umfang eines als Vollzylinder ausgebildeten Eisenkörpers eingelassen, so daß in der Umfangsrichtung Pole wechselnder Polarität aufeinanderfolgen. Die bekannten magnetelektrischen Maschinen dieser Art haben den Nachteil, daß infolge der verwendeten Magnetwerkstoffe zwischen den Polen ein bestimmter Abstand eingehalten werden muß, so daß nur eine verhältnismäßig geringe Zahl von Polen längs des Umfanges des Magnetankers angeordnet -werden kann und somit verhältnismäßig hohe Drehzahlen zur Erzeugung von Wechselströmen notwendig werden, die bei einem Antrieb vón Hand die Anordnung einer Zahnradübersetzung erforderlich machen.
• Es sind bereits Magnetwerkstoffe bekannt, die eine gegenüber der Remanenz bedeutende Koerzitivkraft besitzen und es daher erlauben, den Polabstand verhältnismäßig gering zu halten. Es sind auch bereits elektrische Maschinen unter Verwendung eines Dauermagneten in Scheibenform vorgeschlagen worden, dessen Stirnflächen den Magnetfluß zu einer Wicklung leitende Weicheisenteile gegenüberliegen. Die Erfindung bezweckt, bei einer Wechselstrommaschine kleiner Leistung das von dem Dauermagneten aus einem Magnetwerkstoff mit einer gegenüber der Remanenz bedeutenden Koerzitivkraft ausgebildete magnetische Feld möglichst vollständig für die Erzeugung einer elektrischen Leistung auszunutzen und koaxial zu dem umlaufenden Magnetkörper angeordnete Wicklungen zu verwenden. Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß bei einer Wechselstrommaschine kleiner Leistung mit einem als Hohlzylinder geringer Wandstärke ausgebildeten Dauermagneten mit gegenüber der Remanenz bedeutender Koerzitivkraft den auf jeder der beiden Mantelflächen liegenden Polen des in radialer Richtung abwechselnd unterschiedlich magnetisierten Dauermagneten die Polschuhe zweier je eine koaxial zu dem Dauermagneten angeordnete Ankerspule umschließenden Ankersysteme gegenüberliegen und jedes der beiden Ankersysteme aus zwei Hälften besteht, deren Pole kammartig ineinandergreifen, wobei die Pole einer Hälfte jeweils nur gleichnamigen Polen des Dauermagneten gegenüberliegen.
• Das gleiche Ziel erreicht die Erfindung ferner bei einer Wechselstrommaschine kleiner Leistung mit einem scheibenförmigen Dauermagneten geringer Wandstärke aus einem Magnetwerkstoff mit gegenüber der Remanenz bedeutender Koerzitivkraft, dessen beiden Stirnflächen den Magnetfluß zu einer Wicklung leitende Weicheisenteile gegenüberliegen, dadurch, daß den auf jeder der beiden Stirnflächen liegenden Polen des in achsparalleler Richtung abwechselnd unterschiedlich magnetisierten Dauermagneten die Polschuhe zweier, je eine koaxial zu dem Dauermagneten angeordnete Ankerspule einschließenden Ankersysteme gegenüberliegen und jedes der beiden Ankersysteme aus zwei Hälften besteht, deren Pole sich in der Achsrichtung des Dauermagneten gerade gegenüberstehen, wobei in der Umfangsrichtung die Pole der beiden Ankersysteme miteinander abwechseln.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen jeweils im Schnitt und Ansicht.
• Fig. I und 2 einen Stromerzeuger mit einem als Zylinderring ausgebildeten Magnetanker und Fig 3 und 4 einen Stromerzeuger mit scheibenförmigem Magnetanker.
• Der in den Fig. I und 2 dargestellte Stromerzeuger besitzt einen Magneten in Form eines Zylinderringes I geringer Wandstärke aus einem magnetischen Material mit gegenüber der Remanenz bedeutender Koerzitivkraft. Der Magnetanker ist mittels einer Scheibe 2 aus nicht magnetisierbarem Werkstoff an der Drehachse 3 befestigt; er ist längs des Zylinderumfanges abwechselnd in einander entgegengesetzten Richtungen derart magnetisiert, daß er stirnseitig eine Vielzahl von längs des Zylinderumfanges verteilt angeordneten radialen Polpaaren NS aufweist, deren Polabstände gleich der Wandstärke d des Zylinderringes ist. Die Polarität des Zylinderringes wechselt daher ebenso an seiner äußeren wie an seiner inneren Ringfläche, wobei sich jeder Pol über die gesamte Breite B des Ringmagneten erstreckt. Den äußeren und inneren am Umfang verteilten Polen stehen ortsfeste Polschuhe 4, 5 bzw. 6, 7 gegenüber, die für jeweils gleichnamige Pole zu einem magnetisch leitenden Polschuhring 8, 9 bzw. I0, II zusammengefaßt sind. Diese Polschuhringe umgreifen durch Überlappen ihrer Ränder je eine dem Ringmagneten außen und innen benachbarte ortsfeste Spule 12, I3 an ihrer Trennstelle I4, I5 fugenlos. Die Pole des Ringmagneten I rufen in den zugeordneten Polschuhen 4, 5 bzw. 6, 7 immer die entgegengesetzte Polarität hervor. So ergibt sich beispielsweise für die äußere Spule 12 folgender Feldverlauf: Vom Polschuh 4 des in Fig. I dargestellten rechten Polschuhringes 8 über den radialen Luftspalt zum gegenüberliegenden Nordpol des Ringmagnetee 1, innerhalb dessen zum benachbarten Südpol, z. B. dem in Fig. 2 rechts vom Polschuh 4 gelegenen, über den radialen Luftspalt zum gegenüberliegenden Polschuh 5 des in Fig. I linken Polschuhringes 9, längs der unteren Spulenseite der Spule 12 nach links (Fig. I) und von dort längs der oberen Spulenseite nach rechts über die fugenlose Trennstelle 14 in den Polschuhring 8 zum Polschuh 4 zurück. Bei der Drehung des Ringmagneten I wechseln dessen Pole dauernd vor den zugehörigen Polschuhen und rufen somit periodisch wechselnde Magnetfelder in ihnen hervor. Damit wechselt aber auch periodisch der mit der Spule I2 verkettete magnetische Fluß seine Richtung, so daß in dieser Spule eine Wechselspannung induziert wird.
• In ganz ähnlicher Weise tritt im Kraftlinienweg für die innere Spule 13 folgender Feldverlauf ein: Vom inneren Südpol des Ringmagneten 1 über den radialen Luftspalt zum gegenüberliegenden Polschuh 6 des in Fig. I rechten Polschuhringes I0, längs der oberen Spulenseite der Spule 13 nach rechts (Fig. I), über die fugenlose Trennstelle I5 längs der unteren Spulenseite nach links zum Polschuh 7 des in Fig. 1 linken Polschuhringes 11, über den radialen Luftspalt zum gegenüberliegenden inneren Nordpol des Ringmagneten 1 und innerhalb dessen zum inneren Südpol zurück. Auch hierbei ruft eine Drehung des ringiörmigen Ma- gneten einen dauernden Richtungswechsel des mit der inneren Spule 13 verketteten magnetischen Flusses und damit eine Wechselspannung in ihr hervor. Die beiden Spulen 12, I3 sind so zusammengeschaltet, daß sich ihre induzierten elektromotorischen Kräfte addieren.
• Die Fig. 3 und 4 zeigen einen um eine Achse 20 drehbaren Magneten 21 in Gestalt einer Scheibe, d. h. eines sehr flachen Zylinders, dessen beide Stirnseiten 22 und 23 längs des Zylinderumfanges in achsparalleler Richtung abwechselnd magnetisiert sind. Polabstand und Länge der so gebildeten Einzelpole sind gleich der Scheibendicke D. Die einem in der Achsrichtung liegenden Polpaar des Magneten zugeordneten, beiderseits der Magnetscheibe vorgesehenen Polschuhe 24 und 25, d. h. alle zweiten in Richtung des Zylinderumfanges, sind zu einem magnetischen Polschuhring 26, 27 zusammengefaßt, in dessen Rückschlußbereich eine zur Zylinderachse koaxiale äußere Ankerspule 28 liegt.
• Elbenso sind alle dazwischenliegenden, der entgegengesetzten Magnetisierungsrichtung zugeordneten Polschuhe 29, 30 zu einem Polschuhring 31, 32 zusammengefaßt, in dessen Rückschlußbereich eine zweite zur Zylinderachse koaxiale innere Ankerspule 33 liegt. Wieder sind die Polschuhringe fugenlos zusammengefügt. Die Polschuhe sind auf diese Weise immer derart zusammengefaßt, daß ihre Wirkungen auf die gemeinsame zylindrische Spule sich summieren.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Wechselstrommaschine kleiner Leistung mit einem als Hohlzylinder geringer Wandstärke ausgebildeten Dauermagneten mit gegenüber der Remanenz bedeutender Koerzitivkraft, dadurch gekennzeichnet, daß den auf jeder der beiden Mantelflächen liegenden Polen des in radialer Richtung abwechselnd unterschiedlich magnetisierten Dauermagneten (i) die Polschuhe zweier je eine koaxial zu dem Dauermagneten angeordnete Ankerspule (12, I3) umschließenden Ankersystems (8,9; IO, II) gegenüberliegen und daß jedes der beiden Ankersysteme aus zwei Hälften besteht, deren Pole kammartig ineinandergreifen, wobei die Pole einer Hälfte jeweils nur gleichnamigen Polen des Dauermagneten gegenüberliegen.
2. 2. Wechselstrommaschine kleiner Leistung mit einem scheibenförmigen Dauermagnet 1 geringer Wandstärke aus einem Magnetwerkstoff mit gegenüber der Remanenz bedeutender Koerzitivkraft, dessen beiden Stirnflächen den magnetischen Fluß zu einer Wicklung leitende Weicheisenteile gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, daß den auf jeder der beiden Stirnflächen liegenden Polen des in achsparalleler Richtung abwechselnd unterschiedlich magnetisierten Dauermagneten die Polschuhe zweier je eine koaxial zu dem Dauermagneten angeordnete Ankerspule (28, 33) einschließenden Ankersysteme (26, 27; 29, 30) gegenüberliegen und daß jedes der beiden Ankersysteme aus zwei Hälften besteht, deren Pole sich in der Achsrichtung des Dauermagneten gerade gegenüberstehen, wobei in der Umfangsrichtung die Pole der beiden Ankersysteme miteinander abwechseln.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Druckschrift der Indiana Steel Products Co Chicago von I948, S. I5; deutsche Patentschriften Nr. 687 842, 723 872; französische Patentschrift Nr. 86o 075; USA.-Patentschrift Nr. 2 243 3I8; britische Patentschrift Nr. 541 871.