DE1074137B - Elektrische Kleinmaschms. kurzer axialer Baulange mit einem quer zur Achse magnetisierten Permanent scheibenmagnet - Google Patents

Elektrische Kleinmaschms. kurzer axialer Baulange mit einem quer zur Achse magnetisierten Permanent scheibenmagnet

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DE1074137B
DE1074137B DENDAT1074137D DE1074137DA DE1074137B DE 1074137 B DE1074137 B DE 1074137B DE NDAT1074137 D DENDAT1074137 D DE NDAT1074137D DE 1074137D A DE1074137D A DE 1074137DA DE 1074137 B DE1074137 B DE 1074137B
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DE
Germany
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magnet
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rotor
small machine
axis
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Pending
Application number
DENDAT1074137D
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English (en)
Inventor
Ing Ernst Genning Faßberg bei Unterluß Dipl
Original Assignee
Protona GmbH Hamburg
Publication date
Publication of DE1074137B publication Critical patent/DE1074137B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/54Disc armature motors or generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

  • Elektrische Kleinmaschine kurzer axialer Baulänge mit einem quer zur Achse magnetisierten Permanentscheibenmagnet Die Erfindung betrifft eine elektrische Kleinmaschine kurzer axialer Baulänge mit einem Permanentscheibenmagnet, der quer zu seiner Achse magnetisiert ist. Die Maschine zeichnet sich durch eine sehr flache Bauform aus und eignet sich besonders für feinmechanische Triebwerke, wie sie in Steuerungsanlagen und in elektroakustischen Geräten üblich sind.
  • Elektrische Kleinmaschinen mit quer zur Rotationsachse der Maschine magnetisierten Scheibenmagneten sind bekannt. Sie arbeiten aber mit Vollscheiben, die nur ein gerade zum Durchstecken der Rotorachse ausreichendes Loch haben. Außerhalb der Magnete ist ein Schleifringträger untergebracht, der die Erregung der zwischen den Scheibenmagneten sitzenden Spulen erlaubt. Solche Maschinen eignen sich nur als Synchronmaschinen und haben eine verhältnismäßig große axiale Baulänge. Wenn man ihren Anlauf erleichtern will, muß man zahlreiche Scheibenmagnete mit dazwischenliegenden, phasenversetzten Spulen hintereinanderschalten, was die Baulänge der Maschine weiter vergrößert. Solche Kleinmaschinen bekommen dann unter Umständen eine noch größere Baulänge als die üblichen Gleichstrom-Kleinmotoren mit Zylindermagneten.
  • Die Erfindung zielt nun darauf ab, durch Verwendung eines Kommutators Kleinmaschinen mit quer zur Scheibenachse magnetisiertem Magnet sowohl für Gleichstrom als auch für Wechselstrom als Generatoren und Motoren zu verwenden und trotzdem die Baulänge so stark zu verkürzen, daß die Maschine die Form einer flachen Dose bekommt.
  • Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Scheibenmagnet und der Wicklungsträger ringförmig ausgebildet sind und ein Kommutator innerhalb eines oder beider Ringe untergebracht ist. Versuche haben gezeigt, daß der magnetische Fluß durch die ringförmige Ausbildung des Scheibenmagnets nicht wesentlich geschwächt wird. Die ringförmige Ausbildung des Scheibenmagnets und des Wicklungsträgers erlaubt dafür die Unterbringung des Kommutators im Ring und damit eine erhebliche Verkürzung der axialen Baulänge. Solche Kleinmaschinen entwickeln trotz ihrer kurzen Baulänge eine verhältnismäßig große Leistung mit großem Schwungmoment. Das große Schwungmoment ist für den Antrieb von Steuerungsanlagen und elektroakustischen Geräten zur Unterdrückung von Drehzahlschwankungen bei schwankender Speisespannung wichtig. Scheibenmagnete haben außerdem geringe Streufelder. Kleinmaschinen mit Scheibenmagneten lassen sich deshalb mit Vorteil in feinmechanischen und mit elektrischen Elementen kombinierten Anlagen verwenden, bei denen man auf Vermeidung von elektrischen und magnetischen Störfeldern Wert legen muß.
  • Bei Triebwerken für elektroakustische Geräte; z. B. Magnettongeräte, hat die elektrische Kleinmaschine nach der Erfindung außerdem noch den Vorteil, daß die Motorachse parallel zu den Spulenspindeln liegt und mit diesen unmittelbar über Reib- oder Zahnradgetriebe unter Ausschluß von kraftverzehrenden Winkelgetrieben gekuppelt werden kann.
  • Die Erfindung ist sowohl bei Motoren als auch Generatoren und außerdem sowohl bei Gleichstrom als auch bei Wechselstrom anwendbar. Der keramisch gebundene Magnet kann außerdem Rotor oder Stator sein. Bei Verwendung als Rotor erzielt man ein besonders hohes Schwungmoment.
  • Man kann auch in bekannter Art zwei Scheibenmagnete so einander gegenüberstellen, daß sich ihr Kraftfluß gegenseitig ergänzt und den Rotor zwischen den beiden Scheibenmagneten in einem schmalen Luftspalt laufen lassen. Man erreicht dabei eine sehr hohe Luftspaltinduktion bei verhältnismäßig geringen Verlusten und damit ein hohes Schwungmoment und bekommt trotzdem nur eine verhältnismäßig kurze Baulänge.
  • Die Zeichnung bringt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigt Fig. 1 einen bekannten Scheibenmagnet im Schnitt mit einer schematischen Darstellung seines Kraftfeldes, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Scheibenmagnet nach Fig. 1, Fig. 3 die Magnetisierung des Scheibenmagnets nach Fig. 1, Fig.4 eine vollständig gekapselte Einphasen-Wechselstrommaschine mit einem Scheibenmagnet als Rotor im Schnitt und Fig.5 eine vollständig gekapselte Gleichstrommaschine mit einem Innenpolläufer zwischen zwei parallelen Scheibenmagneten im Schnitt.
  • Fig. 1 und 2 zeigen den bei der Erfindung verwendeten, bekannten, keramisch gebundenen Scheibenmagnet. Für die Erfindung eignen sich die bekannten mit keramischen Bindemitteln aus Eisen-Barium gesinterten Permanentmagnete, die auch als Oxydmagnete bekannt sind. Wenn man einen solchen Scheibenmagnet entsprechend Fig.3 durch einen starkstromführenden Leiter stoßmagnetisiert, dann ergeben sich die aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Pole und der dargestellte Kraftfluß. Man sieht aus Fig. 1, daß der Kraftfluß auf der linken Seite des Scheibenmagnets, d. h. auf der dem magnetisierenden Leiter abgewandten Seite, vernachlässigbar klein, der Kraftfluß auf der rechten Seite dagegen kräftig ausgeprägt ist. Kraftfluß und Lage der Pole hängen von dem Abstand des magnetisierenden Leiters 1 über dem Scheibenmagnet und der Stärke des Magnetisierungsstromes ab. Man sieht weiter, daß der Kraftfluß auf der rechten Seite des Scheibenmagnets in jedem beliebigen Punkt in der Zeichenebene in eine x- und y-Komponente zerlegbar ist. Die y-Komponente des Kraftflusses läßt sich bei Innenpolmaschinen und die x-Komponente bei Außenpolmaschinen zur Erzeugung des Drehmoments bzw. zur Induktion verwenden.
  • Fig.4 zeigt ein Beispiel für eine nach der Erfindung gebaute Einphasen-Wechselstrommaschine. Dabei sind am Umfang eines nicht magnetisierbaren Isolierkörpers 17 gleichmäßig verteilt untereinander gleiche Zylinderspulen 18 eingesetzt, die miteinander in Reihe geschaltet und an ihren einzelnen Verbindungspunkten jeweils an Bürstenpaare 19, 20 angeschlossen sind. Dabei sind, wie üblich, so viel Bürstenpaare wie Polpaare vorgesehen. Die Bürstenschleifen auf dem Kommutator 21, der durch die Hohlwelle 22 mit dem Schleifringpaar 23 verbunden ist, an das die Stromquelle angeschlossen ist. Auf der Hohlwelle 22 sitzt mit einer Nabe 24 der Scheibenmagnet 25 als Rotor. Die zum Anlauf der Einphasen-Wechselstrommaschine erforderliche Hilfsschaltung mit Drosselspule und bzw. Kondensator ist der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Beim Anlegen der Stromquelle an die Schleifringe 23 wird der Scheibenmagnet 25 vom Drehfeld mitgenommen. Die Maschine entwickelt dabei infolge des Gewichts und des großen Trägheitsmoments des Scheibenmagnets 25 ein hohes Schwungmoment.
  • In der Ausführung nach Fig.5 läuft bei einer Gleichstrom-Innenpolmaschine der Rotor 26 zwischen zwei Scheibenmagneten 27, 28. Der Kommutator mit den beiden Bürsten ist im Loch des rechten Scheibenmagnets 28 untergebracht, das eine Lager der Maschinenwelle im Loch des linken Scheibenmagnets 27. Dadurch bekommt die Maschine eine kurze axiale Baulänge. Die Scheibenmagnete 27, 28 mit dem Rotor 26 sitzen in einem dosenförmigen Gehäuse, das durch einen Deckel geschlossen ist, der das zweite Rotorlager trägt.
  • Selbstverständlich kann man den Aufbau nach Fig.5 auch für Einphasen-Wechselstrommaschinen anwenden und dazu beiderseits einer feststehenden Isolierscheibe mit den fremderregten Außenpolen zwei Scheibenmagnete auf einer gemeinsamen Welle als Läufer rotieren lassen. Solche Maschinen haben entsprechend vergrößertes Dreh- bzw. Schwungmoment.
  • Der bei der Erfindung verwendete Scheibenmagnet muß nicht unbedingt ein keramisch gebundener Magnet sein. Es eignen sich alle Magnete genügender Koerzitivkraft. Es ist auch denkbar, die Scheibenmagnete zusätzlich fremd zu erregen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrische Kleinmaschine kurzer axialer Baulänge mit quer zur Achse magnetisiertem Permanentscheibenmagnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenmagnet und der Wicklungsträger ringförmig ausgebildet sind und ein Kommutator innerhalb eines oder beider Ringe untergebracht ist.
  2. 2. Kleinmaschine nach Anspruch 1 für Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet Feldmagnet ist und der in einer dazu parallelen Ebene umlaufende Rotor scheibenförmig ausgebildet ist.
  3. 3. Kleinmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus einer oder mehreren Luftspulen, mit' zur Ebene des Ringmagnets senkrechten Wicklungsebene besteht,
  4. 4. Mehrpolige Kleinmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor aus mehreren mit ihren Achsen zur Ebene des Ringmagnets senkrechten Zylinderspulen am Umfang besteht.
  5. 5. Kleinmaschine nach Anspruch 1 in Anwendung auf Wechselstrom-Synchronmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ein Ringmagnet ist.
  6. 6. Kleinmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei zueinander mit Abstand parallelen und den Kraftfluß im Abstandsraum gegenseitig verstärkenden ringförmigen Scheibenmagneten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 949 415; deutsche Auslegeschrift T 7162 VIIIb/21 d1 (bekanntgemacht am 19.7.1956) ; britische Patentschrift Nr. 426671.
DENDAT1074137D Elektrische Kleinmaschms. kurzer axialer Baulange mit einem quer zur Achse magnetisierten Permanent scheibenmagnet Pending DE1074137B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3506763A1 (de) * 1984-03-30 1985-10-03 Aisin Seiki K.K., Kariya, Aichi Elektromotor in flachbauweise

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB426671A (en) * 1932-12-29 1935-04-08 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to magneto-electric machines
DE949415C (de) * 1951-12-29 1956-09-20 Philips Nv Elektrische Maschine, deren Magnetkreis mindestens einen Dauermagneten enthaelt

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