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Anker für magnet-elektrische Maschinen
In magnet-elektrischen Maschinen sind bekanntlich umlaufende Anker vorgesehen, die praktisch vollkommen aus Dauermagnetwerkstoff herge- stellt sind. Vornehmlich werden hochkoerzitivkräftige Dauermagnetwerkstoffe zu ihrer Herstellung benutzt, u. zw. insbesondere Werkstoffe auf der Basis Eisen-Nickel-Aluminium oder Eisen-Kobalt-Titan mit oder ohne Zusätzen an weiteren Legierungselementen. Es sind aber auch solche Anker aus anderen Dauermagnetwerkstoffen hergestellt worden.
Schon bald wurde erkannt, dass es zweckmässig ist, an den Polen dieser Anker Auflagen aus magnetisch weichem Werkstoff, vorzugsweise aus Weicheisen, anzubringen, da solche Auflagen den schädlichen entmagnetisierenden Einfluss der auftretenden Ankerrückwirkung dem Dauermagneten fernhalten. Fehlt diese Bewehrung der Dauermagnetpole, so tritt im Betrieb sehr bald eine weitgehende Entmagnetisierung und Verzerrung des Feldes des Dauermagneten ein, wodurch die elektrische Leistung der Maschine erheblich herabgesetzt wird. Es bereitete jedoch von jeher Schwierigkeiten, diese Auflage auf den Polen anzubringen.
Der Versuch die Eisenauflage auf den Polenden des Dauermagneten durch Schraubmittel oder Spannvorrichtungen zu befestigen, führt erfahrungsgemäss zu praktisch unbrauchbaren Lösungen, welche ausserdem einen unverhältnismässigen Aufwand erfordern, zumal der Dauermagnetkörper meist nicht spanabhebend bearbeitbar ist. Um überhaupt zu einer Lösung des Problems zu gelangen, ist sogar versucht worden, mehrere Einzelteile aus Messing oder sonstigem nichtmagnetisierbarem Werkstoff zu einem Kasten zu formen, in den stirnseitig die magnetisch weichen Polschuhe eingesetzt sind und in welchen man den Dauermagneten einlegte ; dieses Gehäuse dient dabei gelegentlich auch der Befestigung der Ankerwelle in Form zweier Achsstummel.
Die Zentrierung war naturgemäss umständlich und schwierig. Schweiss und Lötverbindungen scheiden ferner aus, da sie eine weitgehende gütemässige Verschlechterung des Dauermagnetwerkstoffes bedingen. Alle diese Befestigungsarten setzen ferner voraus, dass der Dauermagnet am äusseren Umfang vor Aufbringen der magnetisch weichen Polstücke einer sehr massgenauen Schleifbearbeitung unter-
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vielfach einige leichte Kömerschläge als Sicherung gegen Verdrehen genügen.
Beim Pressen des aus magnetisch weichem und magnetisch hartem Werkstoff bestehenden kombinierten Magnetkörpers ist es unter Umständen zweckmässig, die magnetisch weiche Auflage auf den Magnetpolen in Form eines den Dauermagnetkörper umgebenden Ringes auszuführen ; die überflüssigen Teile dieses Ringes, z. B. zwischen den Polschenkeln, werden am fertiggesinterten einstückigen Körper durch spanabhebende Bearbeitung entfernt ; zweckmässig wird dieser Arbeitsgang mit demjenigen der Zentrierung und Herstellung des genauen Aussendurchmessers arbeitssparend verbunden, was besonders einfach ist, wenn der äussere Durchmesser des Dauermagnetkörpers (über die Pole gemessen) etwas kleiner gehaltenwird, als derinnere Durchmesser des magnetisch weichen Ringes zwischen den Magnetschenkeln gemessen.
In den Zeichnungen sind Ausführungsformen des Erfindungsgedankens dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Dauermagnetanker für magnet-elektrische Maschinen. Der Körper 1 ist aus dauermagnetischem Werkstoff mit hoher Koerzitivkraft, also beispielsweise einer Eisen-Nickel-Aluminium oder einer Eisen-Kobalt-Titanlegierung hergestellt. Auf den Polflächen ist eine dünne Schicht 2 aus Weicheisen vorgesehen. Der Körper ist einstückig gesintert unter gleichzeitigem Anbringen der Bohrung 3.
Die Bohrung 3 braucht nicht rund zu sein, sie kann beispielsweise mit einer Nut versehen sein, Sechskantform, elliptische Form od. dgl. besitzen, wobei auch diese Form während des Sinterns hergestellt werden kann.
Der Körper 1 stellt einen Zylinder dar, von dem Segmente abgeschnitten sind. Er könnte selbstverständlich auch als Vollzylinder ausgebildet sein. Die Auflage 2 für die Pole dürfte dann lediglich an den Polflächen vorhanden sein, mithin also keinen geschlossenen Ring bilden.
Die einstückige Sinterung des Körpers 1 mit der Auflage 2 aus Weicheisen führt nicht nur im späteren Betrieb die Aufhebung der Ankerrückwirkung und damit der Entmagnetisierung in äusserst wirksamer Weise herbei, sondern gibt in Verbindung mit der gleichzeitig während der Sinterung vorgesehenen Bohrung 3 die Möglichkeit einfachster Zentrierung des Körpers. Es wird hiebei so vorgegangen, dass der Körper unter Verwendung der fertigbearbeiteten Bohrung 3 auf genaues Mass überdreht und, sofern erforderlich, auch geschliffen wird. Dies wird ermöglicht durch die leichte spanabhebende Bearbeitbarkeit der Weicheisenauflage.
Die Massnahmen gemäss der Erfindung sind nicht nur an einem Körper, wie er in der Fig. 1 dargestellt ist, oder ähnlich geformten Körpern durchführbar, sie können vielmehr auch mit besonderem Vorteil bei verwickelteren Ankerformen durchgeführt werden. Eine solche Ankerform ist in Seitenansicht und Aufsicht in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Dauermagnet- körper 1 ist mit einer Reihe Polschenkeln 4 versehen. Auf jedem dieser Polschenkel ist eine Weicheisenauflage 2 anzubringen. Diese Weicheisenauflage wird in einstückiger Sinterung mit dem Dauermagnetkörper 1 als ein diesen vollkommen umschliessender Ring 5 hergestellt.
Durch spanabhebende Bearbeitung wird unter gleichzeitigem Zentrieren, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, der Ring überdreht und schliesslich die Teile des Ringes, die zwischen je 2 Polschenkeln liegen, vollkommen entfernt, während die Auflagen 2 bestehen bleiben.
Auch bei dieser Ausführungsform ist von vornherein eine der Aufnahme der Achse oder Welle dienende Bohrung vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist die Anordnung so getroffen, dass die Bohrung 3 konisch ist. Dies hat den Zweck, die Welle 6 gleichzeitig mit der Sinterung des Körpers anzubringen. Zu diesem Zweck wird der Körper 1 vorgepresst und gleichzeitig durch Vorpressen die Welle 6 hergestellt. Beide Teile werden ineinandergesetzt und gegebenenfalls unter Zwischenstreuen einer gewissen Menge des Pulvers oder auch Dauermagnetpulvers gemeinsam zu Ende verdichtet und schliesslich gemeinsam gesintert. Das Zentrieren und Überarbeiten der Vorrichtung erfolgt in diesem Falle unter Verwendung der Welle als Drehachse.
Es kann selbstverständlich auch so vorgegangen werden, dass der Körper 1 lediglich mit einem konischen Loch gesintert wird, worauf nach der Sinterung eine Welle 6 mit einem entsprechenden konischen Sitz in den Körper eingezogen wird. Vielfach wird es genügen, durch einige Körnerschläge, wie bei 7 angedeutet, Welle 6und Körper 1 gegen relative Verdrehung zu schützen.
Eine weitere Ausführungsform des Erfindung- gegenstandes ist in den Fig. 4 und 5 in Seiten- 'ansicht bzw. Aufsicht dargestellt. Rechtsseitig der
Trennlinie A-A ist der Körper 1 mit seinem
Rollring 5 aus Weicheisen dargestellt, wie er einstückig hergestellt, die Sinterung verlässt.
Der
Aufbau ist so getroffen, dass der Durchmesser des Körpers 1, gemessen über die Pole 4, kleiner ist als der Innendurchmesser des Ringes 5 bzw. als der Aussendurchmesser des fertigen Körpers mit Auflage 2. Auf diese Weise ist es möglich, den fertigen Körper, wie er linksseitig der Trenn- linie A-A dargestellt ist, durch einfaches Über- drehen sowohl zur Bohrung 3 zu zentrieren als auch die Teile des umfassenden Ringes 5 zwischen den Polschenkeln in einfachsterWeise zu entfemen.
Die Zwischenstücke sind bei dieser Anordnung dann praktisch entfernt, wenn das genaue Fertig- mass über die Pole erzielt ist.
Die Bohrung 3 ist wie aus Fig. 5 ersichtlich, mit einer Nut versehen. Ferner ist in die Bohrung eine Buchse eingezogen. Diese Buchse kann auch gleichzeitig eingesintert werden, wobei je nach
Erfordernis die Buchse aus nicht magnetisierbarem spanabhebend bearbeitbarem Werkstoff hergestellt sein kann.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Mass- nahmen gemäss der Erfindung nicht auf dauer-
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magnetische Anker der beschriebenen und dargestellten Formen beschränkt sind. Die einstückige Sinterung solcher Körper mit Auflage an den Polen ist auch für andere Formen möglich.
Sie ist ferner nicht beschränkt auf die Herstellung von Ankern für magnet-elektrische Maschinen, d. h. also für Stromerzeuger und Motoren, sondern kann überall dort Verwendung finden, wo sich ein dauermagnetischer Anker in einem Feld zu bewegen hat, so z. B. auch bei Drehspulmessinstrumenten oder ähnlichen Apparaten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Umlaufender dauermagnetischer Anker für magnet-elektrische Maschinen und Apparate, gekennzeichnet durch eine mit dem Magnetkörper einstückig gesinterte Auflage aus magnetisch weichem Werkstoff für die Polflächen.