DE1064620B

DE1064620B - Medium frequency generator with permanent magnet excitation

Info

Publication number: DE1064620B
Application number: DEK29203A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Denuell; Dipl-Ing Eberhardt Ziegler
Original assignee: A Van Kaik Avk Generatoren U M
Current assignee: A Van Kaik Avk Generatoren U M
Priority date: 1956-06-27
Filing date: 1956-06-27
Publication date: 1959-09-03

Description

Mittelfrequenz-Generator mit Permanentmagnet-Erregung Es gibt Anordnungen von Permanentmagneten, bei denen diese entweder direkt als Polschuh oder als Polschaft ausgebildet sind, so wie dies in der Patentschrift 844 934 und in der Patentschrift 716 602 geschildert ist. Als Materialien werden hierfür Dauermagnetlegierungen auf der Basis Eisen-Aluminium-Nickel oder Eisen-Kobalt-Vanadium verwandt. Die erzielbaren Luftspaltinduktionen liegen bei 6000 bis 10 000 Gauß.Medium frequency generator with permanent magnet excitation There are arrangements of permanent magnets, in which these either directly as a pole shoe or as a pole shaft are formed, as in the patent 844 934 and in the patent 716 602 is shown. Permanent magnet alloys are used as materials for this based on iron-aluminum-nickel or iron-cobalt-vanadium. The achievable Air gap inductions are 6,000 to 10,000 Gauss.

In neuerer Zeit zeigen sich jedoch Bestrebungen, zu einem billigeren Magnetmaterial überzugehen auf der Basis Bariumoxyd-Eisenoxyd der chemischen Zusammensetzung Ba 0 - 6 Fe2 03.Recently, however, efforts have been made towards a cheaper one Magnetic material pass on the basis of barium oxide-iron oxide chemical composition Ba 0 - 6 Fe2 03.

Man beschritt hierbei zunächst den Weg, den Pol in seiner geschlossenen Form aus Oxydmaterial herzustellen und den Nachteil der geringeren Luftspaltinduktion in Kauf zu nehmen, so wie dies in der Auslegeschrift 1038 171 beschrieben ist. Der Weg der Anordnung der Oxydmagneten in Form von Segmenten, kontinuierlich am Umfang verteilt, wurde bereits bei Magnetkupplungen beschrieben, wobei auf die Auslegeschrift 1021461 verwiesen wird. Bei dieser Erfindung sind die Segmente in radialer Richtung magnetisiert.The first step was to manufacture the pole in its closed form from oxide material and to accept the disadvantage of the lower air gap induction, as is described in Auslegeschrift 1038 171. The way of arranging the oxide magnets in the form of segments, continuously distributed around the circumference, has already been described for magnetic couplings, reference being made to Auslegeschrift 1 021461. In this invention, the segments are magnetized in the radial direction.

Zu den vorteilhaften Eigenschaften des Oxydmaterials gehört es, daß die Koerzitivkraft und damit der magnetische Widerstand gegenüber anderen Magnetlegierungen um ein Mehrfaches höher sind. Umgekehrt tritt als Nachteil die geringe Induktion von nur etwa 2000 Gauß in Erscheinung. Unter Berücksichtigung der hohen Koerzitivkraft ist es naheliegend, diese Bariumoxydmagneten für den Erregerteil einer elektrischen Maschine zu verwenden, zumal dadurch komplizierte Dämpfungseinrichtungen in Wegfall kommen können.One of the advantageous properties of the oxide material is that the coercive force and thus the magnetic resistance to other magnetic alloys are several times higher. Conversely, the disadvantage is the low induction of only about 2000 Gauss in appearance. Taking into account the high coercive force it is obvious to use this barium oxide magnet for the excitation part of an electrical Machine to use, especially since this eliminates complicated damping devices can come.

Der Nachteil der geringen Luftspaltinduktion bei Oxydmagneten läßt sich durch mechanische Anordung gemäß vorliegender Erfindung, die einen Mittelfrequenz-Generator zum Gegenstand hat, umgehen.The disadvantage of the low air gap induction with oxide magnets leaves by mechanical arrangement according to the present invention, which is a medium frequency generator has to deal with.

Das Magnetsystem des Mittelfrequenz-Generators setzt sich aus Segmenten zusammen, die aus Oxydmaterial a und Eisen b entsprechend Fig. 1 bestehen und wechselweise im Stator angeordnet sind. Das Magnetsegment a ist, wie bezeichnet, in Querrichtung magnetisiert und jeweils so angeordnet, daß zwei Nordpole bzw. zwei Südpole einander gegenüberliegen. Die Segmente werden mit einem unmagnetischen Material in Form eines Mantels zusammengehalten. Es ist zweckmäßig hierfür Kunstharz zu verwenden.The magnet system of the medium-frequency generator is made up of segments together, which consist of oxide material a and iron b according to FIG. 1 and alternately are arranged in the stator. The magnet segment a is, as indicated, in the transverse direction magnetized and each arranged so that two north poles and two south poles each other opposite. The segments are made in the form of a non-magnetic material Coat held together. It is advisable to use synthetic resin for this.

Das Eisensegment überträgt den Magnetfluß in Richtung des geringsten magnetischen Widerstandes zum Luftspalt hin. Dadurch werden die Molekularmagneten entsprechend einem Nordpol bzw. einem Südpol ausgerichtet, so daß sich am Luftspalt in den Eisensegmenten wechselweise ein Nordpol bzw. ein Südpol ausbildet.The iron segment transfers the magnetic flux in the direction of the least magnetic resistance towards the air gap. This will make the molecular magnets aligned according to a north pole or a south pole, so that the air gap alternately forms a north pole or a south pole in the iron segments.

Durch Rotation eines genuteten Blechkörpers mit einer verteilten Wicklung in diesem Magnetsystem wird durch die Flußänderung eine Spannung einer der Magnetsegmentzahl entsprechenden Frequenz induziert. Der Flußverlauf ist in Fig. 2 dargestellt.By rotating a grooved sheet metal body with a distributed winding In this magnet system, the change in flux causes a voltage to become one of the magnet segment number induced corresponding frequency. The course of the flow is shown in FIG.

Bariumoxydmagnete haben jedoch den großen Nachteil, daß die Induktion an der Trennfläche mit der Erwärmung des Generators sehr stark nachläßt, so daß bei 150° C Raumtemperatur nur noch 60 bis 700/o der Luftspaltinduktion, bezogen auf 0° C, wirksam werden.Barium oxide magnets, however, have the major disadvantage that induction decreases very sharply at the interface with the heating of the generator, so that at 150 ° C room temperature only 60 to 700 / o of the air gap induction, based to 0 ° C.

Eine Verwendung der Bariumoxydmagneten für elektrische Maschinen ist in Anbetracht dessen nur dann möglich, wenn ein Eisenmaterial mit einem magnetischen Widerstand und einem positiven Temperaturkoeffizienten so eingebaut wird, daß sich die magnetische Minderung der Induktion im Magneten mit steigender Temperatur aufhebt. Wie in Fig.1 dargestellt, ist über den Magnetsegmenten eine Ni Fe-Legierung mit einer Zusammensetzung von etwa 300/o Ni und etwa 700/o Fe in Form eines Streifens c angeordnet. Diese Ni Fe-Legierung besitzt bei höheren Temperaturen einen größeren magnetischen Widerstand, so daß die Kennlinien des Bariumoxydmagneten und des Ni Fe-Materials einander reziprok sind. Die Luftspaltinduktion und damit die vom Mittelfrequenz-Generator abgegebene Spannung bleiben unter diesen Gesichtspunkten bei steigender Temperatur annähernd konstant. Der Anteil des Flusses, der zur Temperaturkompensation über den Ni Fe-Streifen kurzgeschlossen wird, beträgt entsprechend der Induktionsminderung des Bariumoxydmagneten bei 150° C etwa 30 bis 40%.One use of the barium oxide magnets for electrical machines is In view of this, only possible when an iron material with a magnetic Resistance and a positive temperature coefficient is installed so that the magnetic reduction of the induction in the magnet with increasing temperature cancels. As shown in Fig.1, a Ni Fe alloy is with the magnet segments a composition of about 300 / o Ni and about 700 / o Fe in the form of a strip c arranged. This Ni Fe alloy has a larger one at higher temperatures magnetic resistance, so that the characteristics of the barium oxide magnet and Ni Fe materials are reciprocal. The air gap induction and thus that of the medium frequency generator Under these aspects, the voltage output remains with increasing temperature almost constant. The proportion of the flow that is used to compensate for temperature is short-circuited via the Ni Fe strip, corresponds to the reduction in induction of the barium oxide magnet at 150 ° C about 30 to 40%.

Die tatsächlich am Luftspalt auftretende Induktion berechnet sich ohne Berücksichtigung der Eisensättigung und der Streuung wie folgt: wobei Be die Induktion am Luftspalt, BM die Arbeitsinduktion am Magneten, Fm die Magnetfläche zweier Nordpole bzw. Südpole, FE die Polbogenfläche eines Eisensegmentes und BR die Induktion am Ni Fe-Material entsprechend dem rückgeschlossenen Fluß zur Temperaturkompensation bezeichnen.The induction actually occurring at the air gap is calculated as follows without taking into account the iron saturation and the scatter: where Be is the induction at the air gap, BM is the working induction at the magnet, Fm is the magnetic surface of two north poles or south poles, FE is the polar arc surface of an iron segment and BR is the induction on the Ni Fe material according to the inferred flux for temperature compensation.

Aus dieser Formel ist ersichtlich, daß mit dem liegenden Permanentmagnetsystem die Induktion am Luftspalt je nach Höhe der Magnetsegmente beliebig variiert werden kann, so daß Werte der Luftspaltinduktion erreicht werden, wie sie bei normalen elektromagnetischen üblich sind.From this formula it can be seen that with the lying permanent magnet system the induction at the air gap can be varied as required depending on the height of the magnet segments can, so that values of the air gap induction can be achieved as they are with normal electromagnetic are common.

Aus der Tatsache, daß Bariumoxydmagneten von einer bestimmten Dicke an ihre Arbeitsinduktion nicht mehr erhöhen, ergibt sich der konstruktive Vorteil, daß die Magnetsegmente wesentlich schmaler als die Eisensegmente gehalten werden können. Je größer jedoch die Polbogenfläche des Eisensegmentes ist, desto größer ist die gesamte Spannungsausnutzung der Maschine, da sich die Felderregerkurve einer Sinusform annähert.From the fact that barium oxide magnets of a certain thickness no longer increase in their work induction, there is the constructive advantage, that the magnet segments are kept much narrower than the iron segments can. However, the larger the pole arc area of the iron segment, the larger is the total voltage utilization of the machine, since the field exciter curve is a Approximates sinusoidal shape.

Die vorbeschriebene Magnetanordnung kann in gleicher Weise auch im Rotor untergebracht werden, wobei der induzierte Teil vom Stator getragen wird, so wie dies in Fig. 3 veranschaulicht wurde.The magnet arrangement described above can also be used in the same way Rotor, with the induced part being carried by the stator, as illustrated in FIG. 3.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Medium frequency generator whose excitation with Permanent magnets made of oxide material, characterized in that the magnet segments are magnetized parallel to the air gap and poles of the same name are opposite each other and are arranged in the stator corresponding to an external pole generator, the yoke of which consists of magnetically non-conductive material.

2. Medium frequency generator according to Claim 1, characterized in that strips of a NiFe material are the magnetic Way are connected in parallel, so that the reduction of the air gap induction when heated of the oxide magnet is compensated by the reciprocal characteristic of the Ni Fe material.

3. Medium frequency generator according to claim 1, characterized in that the width of the magnet segments at the air gap is much smaller than the width of the between the Magnet segments remaining Fe segments in the stator is.

4. Medium frequency generator according to claim 1, characterized in that the magnet system in the rotor and the induced Part is housed in the stator. Considered publications: ETZ-A, booklet 9 of May 1, 54, pp. 300 to 302; German patent specifications No. 947 394, 414 809.