DE1007420B - Hysterese-Motor, -Kupplung oder -Bremse - Google Patents

Description

• Hysterese-Motor, -Kupplung oder -Bremse Die Erfindung betrifft de preiswerte Herstellung von Hysterese-Synchronmotoren oder auch von Kupplungen oder Bremsen mit Hysterese-Wirkung. Das hysteretische Material soll bei relativen Bewegungen zwischen dem magnetischen Feld des primären Polsystems und dem Sekundärteil des Gerätes in Umfangsrichtung ummagnetisiert werden.
• Grundsätzlich könnte der hysteretische Teil des Sekundärteils ein verhältnismäßig dünner Zylinder aus gehärtetem Stahl od. dgl. sein. Jedoch ist die Herstellung eines solchen dünnen und gleichmäßig durchgehärteten Stahlzylinders schwierig und teuer. Außerdem liegt bei gezogenem Stahlrohr die Faserrichtung in der Längsachse, während sie für den vorliegenden Anwendungszweck besser in Umfangsrichtung des Zylinders liegt.
• Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, Wendeln aus verhältnismäßig steifem hysteretischem Band oder Draht an Stelle des Hysteresewerkstoffzylinders in einem unmagnetischen Gehäuse, welches die Wendeln umschließt und in Maß und Form festhält, anzuwenden. Diese Anordnung ist auch möglich bei scheibenförmig nebeneinanderliegendem Sekundärteil und Primärteil. Dabei könnten an Stelle vom Wendeln auch Spiralen aus magnetischem Material zur Verwendung kommen; zwecks Vereinfachung der Beschreibung wird jedoch im folgenden nur von Wendeln gesprochen.
• Es ist auch die Verwendung von Flachdraht oder Federband in walz- bzw. ziehhartem Zustand vorgesehen. Gibt man einer derartigen Wendel im entspannten Zustand einen etwas größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des aufnehmenden Gehäuses beträgt, so ist sie schnell und sicher montierbar. Die Enden springen gegebenenfalls etwa in vorbereiteten Nuten am Stützkörper für die Wendel zurück. Die einzelnen Federwindungen liegen mit eigener Pressung satt und somit genau kreisförmig und maßhaltig an der ausgedrehten Gehäusezylinderwand an. Die Dicke des Materials wird dabei vorteilhaft gering genommen. Abmessungen, Materialzusammensetzung, Art und Tiefe der Härtung usw. von solchen Halbfabrikaten können von der einschlägigen Industrie (Bandstahlwalzwerke oder Uhrfederhersteller) in engen Toleranzengrenzen gehalten werden, daß eine Nacharbeit der sich federnd anpressenden Wendel nicht nötig wird. Da der Stützkörper in an sich bekannter Weise aus unmagnetischem Material bestehen soll und daher ein leicht form- oder zerspanbares Material (Messing, Aluminium od. dgl.) für ihn gewählt werden kann, sind der Gesamtarbeitsaufwand sowie die Materialkosten für den Sekundärteil gering. Als Außensekundärteil angeordnet, hat die Wendel verhältnismäßig großen Wirkdurchmesser. Der Sekundärteil kann aber auch Innenteil des Gerätes sein oder auch neben dem primären Polsystem angeordnet sein. Dabei kann die Wendel auf den unmagnetischen Stützkörper unter leichter elastischer Aufspannung aufgeschraubt sein, so daß sie mit Spannung aufliegt. Ein zusätzliches Befestigen der Wendel ist noch mittels Einkittens, Einklebens, Umgießens mit dem Gehäusestoff od. dgl. möglich.
• Der Sekundärteil kann Stator oder Rotor sein. Es können auch mehrere Wendeln ineinander- oder übereinanderliegend angeordnet sein.
• Bei derartigen Motoren wird infolge der hohen magnetischen Spannung im hysteretischen Material eine starke Streuung austreten. Die übliche Anordnung von frei stehenden Abschirmmänteln aus hochpermeablem Material behindert jedoch dabei die Wärmeabgabe. Es wird daher ergänzend vorgeschlagen, den hochpermeablen Abschirmmantel auf die nicht magnetische Trägerschicht aufzuziehen, so daß voller Wärmekontakt besteht. Gleichzeitig würde dieses Material die Schwungwirkung des Läufers vergrößern. Es können auch mehrere solcher unmagnetischen Stützschichten und Abschirmmäntel übereinander angeordnet werden.
• Der außenliegende Sekundär- oder Primärteil kann zugleich das Gehäuse des Gerätes sein.
• Der Sekundärteil kann der Stator oder Rotor sein bzw. er kann - bei der Bauart als Kupplung - der zeitlich an erster oder an zweiter Stelle laufende Geräteteil sein. Es können auch mehrere Wendeln ineinander- oder nebeneinanderliegend oder einander durchdringend eingeordnet sein.
• Um bei Gestaltung des Erfindungsgegenstandes als Elektromotor bzw. als Kupplung die Synchronlaufeigenschaften zu verbessern, kann, in an sich bekannter Weise, das Profil der Wendel oder auch das Materialgefüge jeweils in passenden Abständen derart verändert sein, daß sich im eingebauten Zustand Engstellen für den magnetischen Fluß in Umfangsrichtung ergeben. Dies zeugen die Abbildungen.
• Beispielsweise ist nach Abb. 1 das Federband 1 unter leichter elastischer Auseinanderspannung des Wendeldurchmessers auf einen zylindrischen Körper 2 aufgeschraubt dargestellt. Teil 2 ist entweder ein Arbeitshilfsdorn oder - bei innenliegendem Sekundärteil - der Stützkörper aus unmagnetischem Material. Das eine Ende 3 der Wendel 1 federt in die gezeichnete Nut am Körper 2 ein. Mittels des Fräsers 4 werden Kerben 5 od. dgl. eingearbeitet, die beispielsweise in vier Reihen, jede Reihe ungefähr längs einer Mantellinie, angebracht werden. Mit Rücksicht auf eine gegebenenfalls am primären Polsystem vorhandene Nutenschräge können diese Reihen auch einen spitzen Winkel mit der Mantellinie bilden. Hat der primäre Polteil nun vier Pole, so stellen sich nach Erreichen des Synchronlaufes die Pole ungefähr so ein, daß ihre Achsen in den magnetischen Engstellen liegen. Denn nur in dieser Stellung kann sich das primäre Feld voll ausbilden. Somit wird eine Stützung des synchronen Drehmomentes bewirkt. Die Zahl der Engstellen kann auch einem einfachen Bruchteil der Polzahl betragen, z. B. ein Halb, ein Drittel, ein Viertel usw.
• Gemäß Abb. 2 und 3 kann das Band 1 aus hysteretischem Material im halbfertigen Zustand oder (falls es aus biegsamem Magnetwerkstoff besteht) auch im fertigen Zustand mit Löchern 7 oder mit Randeinkerbungen 8 oder mit ähnlichen Materialaussparungen verseben sein, um eine Engstellenwirkung zu erzielen. Im montierten Zustand der Wendel liegen diese Aussparungen in ungefährer Richtung der Zylinderachse, wobei bezüglich kleiner Abweichungen das gleiche gilt, was zu Abb. 1 gesagt wurde.
• Bei ungehärtetem oder wenig gehärtetem, aber härtbarem Material können die magnetischen Engstellen auch durch örtliches schärferes Durchhärten geschaffen werden, oder - allgemeiner - die Engstellen können durch örtlich engbegrenzte Gebiete mit künstlich geändertem Materialgefüge dargestellt sein.
• Abb.4 zeigt als Beispiel einen aus mehreren Schichten aufgebauten Sekundärteil als Geräteaußenteil, der zugleich als Gehäuse dient. 1 ist eine nach außen federnd spannende Wendel, die zusätzlich noch durch Lack, Kitt od. dgl. befestigt sein kann. Teil 14 ist eine Schicht aus magnetisch nicht leitendem Material, die von Schichten 15 umschlossen sein kann. Die äußeren Schichten können die inneren pressend umschließen, was durch Aufschrumpfen, Preßumguß oder auf ähnliche Weise bewirkt werden kann. Die äußeren Schichten 14 und/oder 15 dienen dann zugleich als stützender Mantel, als Schwungmasse, als wärmeabgebender Mantel sowie gegebenenfalls als magnetisch und elektrisch gegen den Außenraum abschirmendes Gehäuse.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Hysterese-Motor, -Kupplung oder -Bremse mit hauptsächlich in Umfangsrichtung ummagnetisiertem Sekundärteil, dadurch gekennzeichnet, daß die dem primären Polsystem gegenüberliegende hysteretische Schicht aus mindestens einer Wendel (gegebenenfalls Spirale) aus Draht, Band od. dgl. besteht, die in, auf oder an magnetisch nicht leitenden Stützkörpern des Sekundärteils angebracht ist und in der Walzrichtung in Vorzugsrichtung magnetisiert wird.
2. 2. Sekundärteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung einer Wendel oder von Wendeln aus gehärtetem, hartgezogenem Stahldraht oder -band.
3. 3. Sekundärteil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung mehrerer ineinander- oder übereinanderliegenden Wendeln.
4. 4. Sekundärteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen äußeren Mantel aus hochpermeablem Material über dem unmagnetischen Trägergehäuse zur Minderung von äußeren Streufeldern, welcher dicht aufgezogen ist (Abb. 4).
5. 5. Sekundärteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Befestigung der Wendeln mittels Ein- oder Aufschraubens mit eigener Federspannung und/ oder Kittens oder Klebens.
6. 6. Sekundärteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da:ß mindestens eine der Wendeln (oder Spiralen) mit magnetischen Engstellen in Beziehung zur Polteilung versehen ist (Abb.1 bis 3).
7. 7. Sekundärteil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch magnetische Engstellen, die durch künstlich geschaffene, örtliche Abweichungen im Materialgefüge gebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 617 307; schweizerische Patentschriften Nr. 188 706, 212 670; britische Patentschriften Nr. 393 617, 436145; Zeitschrift Elektrotechnik und Maschinenbau, 1942, S. 176 bis 188, 207 bis 214.