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Magnetelektrische Lichtmaschine, insbesondere für Fahrräder.
Die üblichen Radhehtmaschinen besitzen zumeist ein Magnetgestell, dessen Magnetstäbe sich parallel zur Ankerachse erstrecken und an ihrem einen Ende durch ein Joch aus Weicheisen verbunden sind. Ausser gewöhnlichem Chrommagnetstahl hat man hiebei schon Wolfram-und Kobaltstahl verwendet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in neuerer Zeit bekanntgewordenen Legierungen für Magnetstähle von hoher Koerzitivkraft wie z. B. Aluminiumniekelstahl, wie er beispielsweise in der französischen Patentschrift Nr. 731361 beschrieben ist, bei den magnetelektrischen Lichtmaschinen für Fahrräder nutzbar zu machen.
Bekanntlich holt man aus einem Magnet die höchste Leistung heraus, wenn man sein Volumen so aufteilt, dass sein Querschnitt zur Länge in einem bestimmten Verhältnis steht. Wie sich jedoch zeigt, lässt sich bei Lichtmaschinen kleiner Leistung, z. B. von drei Watt und darunter, das Volumen von Aluminiumnickelstahl nur ungünstig aufteilen. Dieser Stahl besitzt nämlich zwar hohe Koerzitivkräfte aber niedrige Remanenz. Infolgedessen fällt der Magnet zu kurz und zu dick aus. Das hat den Nachteil, dass er sich stark entmagnetisiert.
Dieser Nachteil wird gemäss der Erfindung behoben, und eine Lichtmaschine von kleinen Abmessungen und guter Leistung wird erzielt durch Verwendung eines Magnetgestells mit einem senkrecht zur Maschinenachse angeordneten Magnet aus Aluminiumnickelstahl, der mit als Polschuhen ausgebildeten Leitstücken aus Weicheisen verbunden ist, die sich vom Magnet aus parallel zur Maschinenachse fortsetzen.
Diese Bauart des Magnetgestells erweist sich im Vergleich zu andern möglichen Ausführung,- formen als besonders vorteilhaft. Um dies näher ausführen zu können, sind in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung zwei Ausführungen schematisch skizziert, bei denen derselbe magnetische Gesamtwiderstand vorhanden ist.
In beiden Figuren bezeichnet a den Magnet aus Aluminiumnickelstahl, b die Leitstücke und c den Anker. In der Fig. 1 befindet sich der Luftspalt zwischen dem Magnet und den Leitstücken, während in der Fig. 2, welche dem Erfindungsgegenstand entspricht, der Luftspalt zwischen dem Anker und den beiden Leitstücken ist. Bei gleichem Magnet erhält man bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführung gemäss der Erfindung eine mehr als doppelt so grosse Leistung wie bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung.
Dieses überraschende Ergebnis lässt sich dadurch erklären, dass bei dem Magnetsystem gemäss Fig. 1 der grösste durch die Luftspalte gebildete magnetische Widerstand des Kraftlinienpfades unmittelbar an den Enden des Magnetes liegt, durch den die Streuung des Magnets begünstigt wird, während bei dem System gemäss Fig. 2 der grösste Widerstand an den Enden des Ankers liegt. Die Leitstücke des Systems 2 verlängern den Magnet künstlich und vermindern durch diese Verlängerung natürlich seine Streuung. Das Magnetsystem gemäss Fig. 2 hat dann ausserdem den Vorteil, dass bei ihm eine günstige Spannungsregelung duich die Ankerrückwirkung erzielt werden kann, weil sich der Streufluss des Magnets, der von der Stärke der Ankerrückwirkung abhängig ist, zwischen den Leitstücken günstig entwickeln kann.
Bemerkenswert ist noch, dass in den Leitstücken gemäss der Fig. 1 bei jedem Polwechsel sich jeweils die Richtung des magnetischen Flusses ändert, während dessen Richtung in den gemäss der Fig. 2
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angebrachten Gleitstücken ungeändert bleibt. Deshalb können die Leitstücke gemäss der Erfindung massiv sein, während sie bei der in der Fig. 1 skizzierten Ausführung geblättert sein müssen.
In der Zeichnung zeigt ferner Fig. 3 einen. Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und Fig. 5 die schematische Darstellung einer geänderten Ausführungsform.
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massive als Polschuhe ausgebildete Leitstücke. 2 aus Weicheisen eingegossen sind. 3 ist ein vierpoliger Magnet aus Aluminiumnickelstabl, der stramm passend zwischen den vier Leitstücken 2 an deren einem Ende eingeschoben ist. In dem von dem Magnetgestell 2, 3 umschlossenen Raum befindet sich ein Anker 4 von an sich beliebiger Bauart, der fliegend gelagert ist.
Das eine Ende der Ankerwelle 5 trägt in an sich bekannter Weise eine Laufrolle 6. Das andere Ende der Ankerwelle 5 dient als Stromabnehmer und tritt durch eine in der Mitte des Magnets 3 befindliche-Aussparung 7hindurch (Fig. 3) und liegt gegen eine Kontaktfeder 8 an, die mit einer Kabelklemme 9 verbunden ist. Diese ist in einen aus Isolierstoff bestehendem Gehäusedeckel-M eingebettet. An einem
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bildete Haltevorrichtung dient. 12 ist eine Kontaktfeder für die Masseleitung.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, steht der Magnet 3 senkrecht zur Ankerachse, und die Leitstücke 2 erstrecken sich parallel zur Ankerachse. Da das Magnetgestell 2, 3 den Anker umfasst, braucht der Durchmesser des Gebäudes nicht wesentlich grösser als der Durchmesser des Magnetgestells zu sein.
Der magnetische Fluss durch den Magnet 3 und den Anker 4 verläuft in zwei parallelen Ebenen. Der grösste magnetische Widerstand befindet sieh bei dem Luftspalt zwischen dem Anker und den Leitstücken 2.
Die Verwendung des Aluminiumnickelstahlmagnets gemäss der Erfindung gestattet es, die Maschine bedeutend kleiner zu gestalten, als es bisher bei gleicher Leistung möglich war. Obwohl sich der Dauermagnet senkrecht zur Ankerachse erstreckt, erhält man einen kleineren Gehäusedurchmesser als bisher.
Die dargestellte Maschine hat beispielsweise im Querschnitt einen Durchmesser von etwa 40 mm und der vom Magnetgestell und Anker umschlossene Raum hat einen Inhalt von etwa 40 cm3 ; ihre Leistung beträgt 3 Watt bei einer Geschwindigkeit des Fahrrads von 15 km in der Stunde. Die bisher üblichen Maschinen gleicher Leistung besitzen hingegen im Querschnitt einen Durchmesser von etwa 50 mm, und der vom Magnetgestell und Anker umschlossene Raum hat einen Inhalt von 130 em3.
Da der Aluminiumnickelstahlmagnet billiger als z. B. Kobaltmagnet ist, wird durch ihn die Lichtmaschine keineswegs verteuert. Ausserdem kann man wegen seiner hohen Koerzitivkraft mit einem kleinen Magnet auskommen, so dass man für diesen nicht viel Werkstoff benötigt. Je kleiner die Abmessungen des Magnetsystems werden, um so kleiner können natürlich die Abmessungen der ganzen Lichtmaschine werden, wodurch die Herstellung verbilligt wird. Das geringere Gewicht ist ferner von Vorteil für die Haltevorrichtung, da diese entsprechend schwächer ausgeführt werden kann.
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befestigt oder an den Magnet angenietet oder in anderer Weise mit diesem verbunden werden.
Die eingangs erwähnten Vorteile des Magnetgestells 2, 3 ergeben sich auch, wenn man in an sich bekannter Weise den Anker stillstehen und das Magnetgestell sich drehen lässt.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung ist die Aussparung in der Mitte des Magnets 3 fortgefallen und das als Stromabnehmer ausgebildete Ende der Ankerwelle 5 entsprechend verkürzt. Die mit der Kabelklemme 9 verbundene Kontaktfeder 13 tritt durch eine Pollücke des Magnets 5 hindurch.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Magnetelektrisehe Lichtmaschine, insbesondere für Fahrräder, gekennzeichnet durch ein Magnetgestell mit einem senkrecht zur Maschinenachse angeordneten Magnet aus einer Legierung von hoher Koerzitivkraft, wie z. B. Aluminiumnickelstahl, der mit als Polschuhen ausgebildeten Leitstücken aus Weicheisen innig verbunden ist, die sich vom Magnet aus parallel zur Maschinenachse fortsetzen.