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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.