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Elektrische Maschine, deren Magnetkreis eine flache Magnetscheibe aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff enthaelt

Classifications

H02K21/24 Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

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DE1052538B

Germany

Other languages
English
Inventor
Dipl-Ing Hermann Metz
Current Assignee
Duria Werk Karl Kempf GmbH

Worldwide applications
1956 DE

Application DED23046A events
Pending

Description

  • [0001]
    Elektrische Maschine, deren Magnetkreis eine flache Magnetscheibe aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff enthält Es sind elektrisch Maschinen bekannt, die mit einem rotierenden @nker aus dauermagnetischen Oxydwerkstoffen a gestattet sind. Die oxydischen Dauermagnetwerks @ zeichnen sich durch eine außerordentlich hohe K@erzitivkraft bei relativ kleiner Remanenz aus. Infolgedessen müssen die magnetischen Teile grundsätzlich anders gestaltet werden als die aus den bisher üblichen Magnetwerkstoffen mit kleinerer hoerzitivkraft und höherer Remanenz hergestellten Magnete. Bei diesen Anordnungen sind die Magnete meist in axialer Richtung magnetisiert und tragen an beiden Flächen magnetisch leitende Bleche, die an dem Umfang in schmale Polschuhe auslaufen, so daß dort magnetische Pole wechselnder Polarität entstehen. Es sind aber auch Anordnungen mit aus mehreren Teilen zusammengesetzten magnetischen Scheiben wechselnder Polarität bekannt. Die Anordnungen, in denen diese bislang verwendet werden bzw. die Wicklungen zur Erzeugung der entsprechenden elektromagnetischen Felder in diesen Anordnungen sind jedoch recht kompliziert.
  • [0002]
    Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen die Wicklungen so angeordnet sind, daß die Wicklungsebene senkrecht zur Ebene der Scheibe aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff steht. Auch diese Anordnungen waren noch verhältnismäßig kompliziert.
  • [0003]
    Es sind ferner elektrische Maschinen bekannt, bei denen die Wicklung koaxial in einem Maschinenteil aus Dauermagnetwerkstoff angeordnet ist und bei denen durch einen rotierenden Anker mit Zähnen der magnetische Fluß des Dauermagneten in ständigem Wechsel geschlossen und unterbrochen wird. Diese Anordnungen haben aber den Nachteil, daß innerhalb der Spule kein Richtungswechsel des Magnetflusses, sondern nur eine Änderung seiner Stärke erreichbar ist, so daß diese Maschinen einen schlechten Wirkungsgrad haben.
  • [0004]
    Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Maschine, deren Magnetkreis eine flache Magnetscheibe aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff enthält, die in axialer Richtung magnetisiert ist und auf ihrem Umfang verteilt mehrere Pole wechselnder Richtung aufweist. Gemäß der Erfindung ist die Scheibe eine Ringscheibe, zu der die Wicklung koaxial liegt und bei welcher der Magnetkreis durch relativ zur Ringscheibe rotierende Polschuhe aus magnetisch leitendem Material geschlossen ist, die so gebogen sind, daß sie den Magnetfluß jeder einzelnen Polarität abwechselnd durch die Spule und um die Spule führen. Auf diese Weise wird ein relativ gedrängter und sehr einfacher Aufbau der Maschine erzielt, während doch gleichzeitig die Wicklung von einem magnetischen Wechselfluß durchflossen wird, so daß auch ein guter Wirkungsgrad erreicht wird.
  • [0005]
    Abb. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer solchen elektrischen Maschine. Als rotierender Anker soll eine Ringscheibe aus oxydischem Werkstoff verwendet werden, die auf ihrem Umfang verteilt mehrere, d. h. mehr als zwei, in Achsrichtung magnetisierte Pole wechselnder Richtung aufweist. Der Stator einer solchen Maschine könnte nun, wie in Abb. 1 dargestellt, aus einer gleichen Anzahl von Polschuhen bestehen, von denen jeder mit einer Wicklung versehen ist, die entweder im Inneren der Ringscheibe oder an deren Umfang angeordnet sein kann. Dabei ergibt sich jedoch eine recht komplizierte und schwierig aufzubringende Wicklungsanordnung.
  • [0006]
    Eine einfache Wicklungsanordnung ergibt sich dagegen, wenn, wie in Abb.2a und in Abb.2b im Schnitt dargestellt, die Ringscheibe 1 einseitig durch einen Weicheisenring 2 kurzgeschlossen ist und auf der anderen Seite Polschuhe 3 angeordnet sind, die abwechselnd außen und innen abgebogen sind. Die Wicklung besteht dabei aus einer einzigen, zweckmäßig flachgewickelten Spule 4, die auf den Polschuhen zwischen den aufgebogenen Teilen liegt. Durch eine auf die Spule aufgelegte Weicheisenplatte5 wird der magnetische Fluß geschlossen, der durch eine Relativbewegung zwischen der Scheibe 1 aus Oxydwerkstoff und den Polschuhen 3 in diesen erzeugt wird. Bei dieser Anordnung, die schon recht gut brauchbar ist, sind allerdings die Wicklungslänge und damit die Kupferverluste noch relativ groß.
  • [0007]
    Abb. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung gemäß der Erfindung, bei dem zur Verminderung der Kupferverluste die Wicklung in zwei Spulenteile 6 und 7 unterteilt ist, die gegensinnig gewickelt sind. Die Spulen können dabei so klein in ihrem Durchmesser gewickelt werden, daß sie in das Loch der Ringscheibe 8 aus dauermagnetischem O xydwerkstoff passen. Die Polschuhe bestehen in diesem Fall aus den vier Weicheisenscheiben 9, 10, 11 und 12, die, wie aus Abb. 3 ersichtlich, so angeordnet sind, daß die Scheiben 9 und 10 den Magnetfluß an die Außenseiten der beiden Wicklungsteile 6 und 7 führen, während die Scheiben 11 und 12 so gekröpft sind, daß sie den Magnetfluß zwischen die beiden Wicklungsteile 6 und 7 führen. Innerhalb der Spulen wird der Magnetfluß durch die Weicheisenteile 13 geschlossen. Ist ein größerer Wickelraum erforderlich, so können die Weicheisenplatten 9 und 10 nach außen gekröpft sein, was den Vorteil hat, daß die sämtlichen Weicheisenplatten 9 bis 12 die gleiche Form haben und mit dem gleichen Werkzeug gedrückt werden können. Wie ersichtlich, wechselt, wenn sich der Ring 8 relativ zu den Polschuhen 9 bis 12 dreht, der die beiden Spulenteile durchsetzende Magnetfluß ständig seine Richtung, wobei er die beiden Teilwicklungen in entgegengesetzten Richtungen durchsetzt, so daß die beiden Spulenteile im entgegengesetzten Richtungssinn zusammengeschaltet werden müssen. Die ganze Anordnung der Polschuhe und Wicklungen kann durch einen durch eine Mittelbohrung geführten Bolzen 13a zusammengehalten werden. Die rotierende Magnetscheibe wird von außen gehaltert und die An- bzw. Abtriebsmittel sind ebenfalls von außen vorgesehen.
  • [0008]
    Bei der Anordnung nach Abb. 4 sind die Spulen, die Ringscheibe aus Dauermagnetwerkstoff und die Polschuhe grundsätzlich in der gleichen Weise angeordnet wie bei der Ausführungsform nach Abb.3. Lagerung und Antrieb bzw. Abtrieb der Ringscheibe 8 aus Oxydwerkstoff erfolgt hier aber axial. Zu diesem Zweck sind die Abkröpfungen der Polschuhplatten 16 und 17, die den Magnetfluß an die Innenseite der Spulenteile 6 und 7 führen, etwas kleiner gehalten, so daß zwischen den Spulenkammern ein Zwischenraum entsteht, und die Polschuhplatten 14 und 15 sind etwas nach außen abgekröpft. Zwischen den Spulen und den innerhalb der Spulen liegenden Teilen der Polschuhe 16 und 17 ist eine Scheibe 18 auf Kugellagern drehbar gelagert, an der die Magnetscheibe 8 befestigt ist. Der An- bzw. Abtrieb erfolgt über die Welle 19. In den beschriebenen Anordnungen kann auch die Magnetscheibe feststehend und die Spule mit den Polschuhen drehbar angeordnet werden.
  • [0009]
    Eine besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich, wenn, wie in Abb.5 dargestellt, mehrere Spulen in wechselndem Richtungssinn hintereinandergeschaltet und mehrere Ringscheiben aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff vorgesehen sind. Dabei wird jede Teilspule von dem durch zwei verschiedene Ringscheiben erzeugten Fluß durchsetzt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 sind vier Teilspulen 21 bis 24 vorgesehen und drei Ringscheiben 25 bis 27 aus Oxydwerkstoff. Die als Polschuhe dienenden Weicheisenplatten 28 bis 35 sind in ähnlicher Weise gekröpft wie bei der Ausführungsform nach Abb. 3. Die dauermagnetischen Ringscheiben sind um eine Polbreite gegeneinander versetzt, so daß die zwischen diesen Ringscheiben liegenden Teile der Polschuhe stets entweder zwischen zwei Nordpolen oder zwischen zwei Südpolen der Dauermagnetscheiben liegen. Im Innern der Spulen sind wieder weichmagnetische Körper 36 angeordnet, über die sich der magnetische Fluß schließen kann, und das Ganze kann wieder durch einen Bolzen 37 zusammengehalten bzw. um eine Welle 37 drehbar sein.

Claims (6)
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  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrische Maschine, deren Magnetkreis eine flache Magnetscheibe aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff enthält, die in axialer Richtung magnetisiert ist und auf ihren Umfang verteilt mehrere Pole wechselnder Richtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Ringscheibe ist, zu der die Wicklung koaxial liegt, und der Magnetkreis durch relativ zur Ringscheibe rotierende Polschuhe aus magnetisch leitendem Material geschlossen ist, die so gebogen sind, daß sie den Magnetfluß jeder -einzelnen Polarität abwechselnd durch die Spule und um die Spule führen.
  2. 2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule innerhalb der Ringscheibe liegt.
  3. 3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polschuhe Sektoren aus magnetisch leitendem Material dienen, die zwischen Ringscheibe und Spule abwechselnd nach innen und außen gekröpft sind.
  4. 4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf beiden Seiten der Ringscheibe Polschuhe befinden, die entgegengesetzt gekröpft sind.
  5. 5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer Ringscheibe zwei Spulen, die in entgegengesetzter Richtung vom Magnetfluß durchsetzt werden und die gegeneinandergeschaltet sind, zugeordnet sind.
  6. 6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spulen in wechselndem Sinn hintereinandergeschaltet sind, wobei jede Spule von dem durch zwei verschiedene Ringscheiben erzeugten Fluß durchsetzt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 892 184, 1069 757.