DE1078675B

DE1078675B - Method for setting the working point of a permanent magnet with a coercive field strength> 1000 Oe of an electrical machine

Info

Publication number: DE1078675B
Application number: DEP22089A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Krieger; Dipl-Ing Hans Dietrich Zeller; Hans Juergen Luh; Dipl-Ing Manfred Meyer
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1959-01-23
Filing date: 1959-01-23
Publication date: 1960-03-31

Description

Verfahren zur Arbeitspunkt-Einstellung eines Dauermagneten mit einer Koerzitivfeldstärke > 1000 Oe einer elektrischen Maschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Arbeitspunkt-Einstellung eines Dauermagneten mit einer Koerzitivfeldstärke > 1000 Oe einer elektrischen Maschine mittels über die Arbeitswicklung geführter Ströme. Derartige Magneten dienen zur Felderregung bei Gleichstrommaschinen oder werden insbesondere in kleinen Wechselstrom-Synchronmaschinen, z. B. in Fahrrad-Lichtmaschinen, verwendet.Procedure for setting the working point of a permanent magnet with a Coercive field strength> 1000 Oe of an electrical machine The invention relates refer to a method for setting the operating point of a permanent magnet with a Coercive field strength> 1000 Oe of an electrical machine by means of the working winding guided currents. Such magnets are used to excite fields in DC machines or are particularly used in small AC synchronous machines, e.g. B. in bicycle alternators, used.

Bisher ging man bei der Herstellung von Fahrrad-Lichtmaschinen, deren Rotoren einen zylindrischen, mit am Umfang angeordneten, abwechselnden Magnetpolen versehenen Dauermagneten aufweisen, so vor, daß der dauermagnetische Rotor vor dem Einbau in die Maschine auf den gewünschten Sollwert magnetisiert wurde. Nach Einbau des Rotors in die Maschine stellte sich jedoch in vielen Fällen heraus, daß die Leistungskennlinie der Maschine von dem geforderten Wert abweicht. Dies beruht auf der Magnetisierungstoleranz und den Toleranzen der Arbeitswicklung und der Abmessungen des Stators und Rotors. Eine einwandfreie, eng tolerierte Massenproduktion läßt sich auf diese Weise nicht erreichen.So far one went in the production of bicycle alternators, their Rotors have a cylindrical, alternating magnetic poles arranged on the circumference have provided permanent magnets, so that the permanent magnet rotor in front of the Installation in the machine has been magnetized to the desired setpoint. After installation of the rotor in the machine turned out in many cases that the The machine's performance curve deviates from the required value. This is based on the magnetization tolerance and the tolerances of the working winding and the dimensions of the stator and rotor. A flawless, tightly tolerated mass production do not reach each other in this way.

Es ist bereits bekannt, Dauermagneten aus Magnetstahl einer elektrischen Maschine dadurch zu magnetisieren, daß die Maschinenwicklung auf einen Kondensator geschaltet wird. Für Dauermagneten mit einer Koerzitivkraft > 1000 Oe benötigt man aber etwa die vierfache Magnetisierungsenergie wie für die üblichen Stahlmagneten. So hohe Feldstärken lassen sich aber mit dem bekannten Verfahren nicht erreichen. Ebenso kann ein solcher Magnet nicht dadurch entmagnetisiert werden, daß die Wicklung der Maschine induktiv belastet wird, wie es ebenfalls bekannt ist.It is already known permanent magnets made of magnetic steel an electrical To magnetize the machine, that the machine winding on a capacitor is switched. For permanent magnets with a coercive force> 1000 Oe you need but about four times the magnetization energy as for the usual steel magnets. However, such high field strengths cannot be achieved with the known method. Likewise, such a magnet cannot be demagnetized by the winding the machine is inductively loaded, as is also known.

Dauermagneten mit einer Koerzitivkraft > 1000 Oe lassen sieh aber auch nicht mittels Fremdströmen über die Arbeitswicklung einer elektrischen Maschine magnetisieren. Es werden dafür so hohe Ströme benötigt, daß jede Arbeitswicklung hierbei durchbrennen würde, da die Arbeitswicklungen nur für die Arbeitsströme dimensioniert sind. Hochkoerzitive Dauermagneten müssen deshalb außerhalb der Maschine magnetisiert werden. Hiergegen bestehen - im Gegensatz zu den üblichen Stahlmagneten - keine Bedenken, da der Magnet auch nach Herausnahme aus der Magnetisierungseinrichtung nichts von seiner Magnetkraft verliert.However, permanent magnets with a coercive force> 1000 Oe do not not even by means of external currents via the working winding of an electrical machine magnetize. The currents required for this are so high that each working winding this would burn out, since the working windings are only dimensioned for the working currents are. High-coercive permanent magnets must therefore be magnetized outside the machine will. In contrast to the usual steel magnets, there are none against this Concern, because the magnet even after it has been removed from the magnetizing device does not lose any of its magnetic force.

Die Erfindung schafft nun ein Verfahren zur Arbeitspunkt-Einstellung von hochkoerzitiven Dauermagneten in elektrischen Maschinen, dem die Nachteile der bekannten Verfahren nicht mehr anhaften, dadurch, daß der Dauermagnet außerhalb der Maschine über seinen Sollwert hinaus magnetisiert, dann in die Maschine eingesetzt und dort mittels eines oder mehrerer über die Arbeitswicklung geführter Stromimpulse auf seinen Sollwert entmagnetisiert wird. Die Verwendung von Impulsen ist deshalb notwendig, da die Arbeitswicklungen in der Praxis zu schwach sind, um die hohen Ströme, die an sich zur Entmagnetisierung erforderlich sind, längere Zeit hindurch ohne Schaden auszuhalten. Die Stromimpulse können jedoch so gewählt werden, daß die Arbeitswicklung nicht beschädigt, ja nicht einmal wesentlich erwärmt wird. Vorzugsweise werden zur Entmagnetisierung Stromimpluse mit ansteigender Amplitude verwendet.The invention now creates a method for setting the operating point of high-coercive permanent magnets in electrical machines, which has the disadvantages of known methods no longer adhere to the fact that the permanent magnet is outside the machine is magnetized beyond its nominal value, then inserted into the machine and there by means of one or more current pulses passed through the working winding is demagnetized to its nominal value. The use of pulses is therefore necessary because the work windings are too weak in practice to handle the high Currents, which are required for demagnetization, through a longer period of time endure without harm. However, the current pulses can be chosen so that the working winding is not damaged, not even significantly heated. Preferably current impulses with increasing amplitude are used for demagnetization.

Zweckmäßig wird die Amplitude der Stromimpulse in Abhängigkeit von der überschüssigen Leistung der Maschine geregelt bzw. gesteuert. Dies kann von Hand, halb- oder vollautomatisch erfolgen. Auf diese Weise wird eine solche Dimensionierung des Entmagnetisierungsimpulses erreicht, daß der Dauermagnet auf einen Arbeitspunkt eingestellt wird, welcher der Soll-Leistungskennlinie der Maschine entspricht.The amplitude of the current pulses is expediently dependent on the excess power of the machine regulated or controlled. This can be done by Be done manually, semi- or fully automatically. In this way, such a sizing of the demagnetizing pulse reaches the permanent magnet at an operating point which corresponds to the target performance curve of the machine is set.

Wenn der Rotor der Maschine angetrieben wird, kann zur Entmagnetisierung ein Gleichstromimpuls verwendet werden. Wird dagegen der Rotor der Maschine festgehalten, und zwar in einer Lage, in der die Pole des Dauermagneten gegenüber den Polschuhen liegen, so werden zur Entmagnetisierung Wechselstromimpulse verwendet. Hierbei ist es einerlei, ob die Dauermagneten am Rotor oder im Stator angebracht sind.When the rotor of the machine is driven, demagnetization can occur a DC pulse can be used. If, on the other hand, the rotor of the machine is held, namely in a position in which the poles of the permanent magnet opposite the pole pieces alternating current pulses are used for demagnetization. Here is it does not matter whether the permanent magnets are attached to the rotor or in the stator.

Besonders gut eignet sich das Verfahren nach der Erfindung bei Oxydmagneten. Ein solcher Dauermagnet besteht vorzugsweise aus einem Material, das im wesentlichen nichtkubische Kristalle von Polyoxyden des Eisens und einem der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium enthält.The method according to the invention is particularly suitable for oxide magnets. Such a permanent magnet is preferably made of a material that in the essential non-cubic crystals of polyoxides of iron and one of the metals Contains barium, strontium, lead and possibly calcium.

Es sei noch erwähnt, daß bereits eine vollständige Entmagnetisierung von Stahlkörpern mittels Gleichspannungsimpulsen bekannt ist. Hierbei liegt der Stahlkörper zwischen den Jochen eines Elektromagneten. Zur Entmagnetisierung wird hierbei also nicht die Arbeitswicklung einer mit dem Stahlkörper gegebenenfalls zusammenarbeitenden Einrichtung verwendet. Das der Erfindung zugrunde_ liegende Problem, nämlich die Einstellung eines gewünschten Arbeitspunktes, tritt hierbei nicht auf.It should be mentioned that already a complete demagnetization of steel bodies by means of DC voltage pulses is known. Here lies the Steel body between the yokes of an electromagnet. To demagnetize so here not the work winding one with the steel body if necessary collaborative facility used. That on which the invention is based The problem, namely the setting of a desired operating point, occurs here not on.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing explained in more detail.

In der Zeichnung ist eine Schaltung zur teilweisen Entmagnetisierung des dauermagnetischen Rotors einer Fahrrad-Lichtmaschine angegeben.In the drawing is a circuit for partial demagnetization of the permanent magnet rotor of a bicycle alternator.

Ein auf einer Rotorachse 1 sitzender zylindrischer Dauermagnet 2, der z. B. aus einem oxydischen Material besteht, das im wesentlichen nichtkubische Kristalle von. Polyoxyden des Eisens und einem der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium enthält, ist auf seinem Umfang mit einer Anzahl Magnetpole abwechselnden Vorzeichens versehen. Dieser Magnetrotor 2 wird zunächst außerhalb der Maschine über seinen Sollwert hinaus magnetisiert. Da er aus einem Werkstoff besteht, bei dem das Verhältnis der remanenten Induktion Br zur Koerzitivkraft Hc kleiner als 4 ist, entmagnetisiert sich dieser Magnet praktisch nicht von selbst, auch wenn er sich außerhalb seines Magnetkreises befindet. Nach dem Einsetzen des so magnetisierten Rotors in die mit einer Arbeitswicklung 3 versehene Maschine und nach Fertigmontage derselben wird die Maschine fest eingespannt und von außen her angetrieben. Die von der Lichtmaschine bei einer bestimmten Drehzahl abgegebene Leistung wird gemessen und aus dem Meßwert die Amplitude des Entmagnetisierungsimpulses abgeleitet.A cylindrical permanent magnet 2 seated on a rotor axis 1, the z. B. consists of an oxidic material that is essentially non-cubic Crystals of. Polyoxides of iron and one of the metals barium, strontium, lead and optionally containing calcium, is on its periphery with a number of magnetic poles alternating signs. This magnet rotor 2 is initially outside the machine is magnetized beyond its setpoint. Because he is made of one material exists in which the ratio of the remanent induction Br to the coercive force Hc is smaller than 4, this magnet practically does not demagnetize itself, even if it is outside its magnetic circuit. After inserting the so magnetized rotor in the machine provided with a working winding 3 and after final assembly of the same, the machine is firmly clamped and externally driven. The output from the alternator at a certain speed Power is measured and the amplitude of the demagnetizing pulse is derived from the measured value derived.

Zur Einstellung des genauen Arbeitspunktes des Magnetrotors 2 ist die Lichtmaschine über einen Schalter 4 und einen regelbaren Vorwiderstand 5 an einen Kondensator 6 angeschlossen, der wiederum über einen Ladewiderstand 7 und einen Gleichrichter 8 an den Klemmeng eines Wechselstromnetzes liegt. Die Größe des zur Entmagnetisierung benötigten Impulses wird mit Hilfe des Regelwiderstandes 5 eingestellt. Die Einstellung kann von Hand, halb-oder vollautomatisch erfolgen. Durch Schließen des Schalters 4 entlädt sich der Kondensator 6 impulsartig über die Wicklung 3 der Lichtmaschine und wirkt somit auf den umlaufenden Rotor 2 wie ein entmagnetisierendes Wechselfeld. Die Drehgeschwindigkeit des Rotors 2 muß so bemessen werden, daß während einer Impulsdauer mindestens ein Polwechsel stattfindet. Gewünschtenfalls kann der Vorgang mehrmals durch Betätigung des Schalters 4 wiederholt werden. Der Entmagnetisierungsimpuls soll kurz sein, z. B. kürzer als 0,1 Sekunde, da sonst die Wicklung 3 durch unzulässig hohe Erwärmung beschädigt werden könnte.To set the exact working point of the magnet rotor 2 is the alternator via a switch 4 and an adjustable series resistor 5 a capacitor 6 connected, which in turn via a charging resistor 7 and a rectifier 8 is connected to the terminals of an alternating current network. The size of the pulse required for demagnetization is achieved with the help of the rheostat 5 set. The setting can be done manually, semi-automatically or fully automatically. By closing the switch 4, the capacitor 6 is discharged in a pulsed manner the winding 3 of the alternator and thus acts on the rotating rotor 2 like a demagnetizing alternating field. The speed of rotation of the rotor 2 must be so be dimensioned that at least one pole change takes place during a pulse duration. If desired, the process can be repeated several times by actuating switch 4 will. The degaussing pulse should be short, e.g. B. less than 0.1 second, otherwise the winding 3 could be damaged by inadmissibly high heating.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den Rotor 2 in einer Lage festzuhalten, in der die Dauermagnetspule den Statorpolschuhen gegenüberliegen. In diesem Fall einer Lage festzuhalten, in der die Dauermagnetpole die ebenfalls eine teilweise Entmagnetisierung des Rotors 2 bewirken.In principle, it is also possible to hold the rotor 2 in a position in which the permanent magnet coil is opposite the stator pole pieces. In this case to hold a position in which the permanent magnet poles also partially Cause demagnetization of the rotor 2.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for setting the working point of a permanent magnet with a coercive field strength of 1000 Oe of an electrical machine by means of the Working winding of guided currents, characterized in that the permanent magnet (2) magnetized outside the machine beyond its setpoint, then into the machine used and there by means of one or more over the working winding (3) out Current pulses are demagnetized to its nominal value.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude of the current pulses as a function of the excess power of the machine is regulated or controlled.

3. Procedure according to claims 1 and 2, wherein the rotor of the machine is driven thereby characterized in that a direct current pulse is used for demagnetization.

4. The method according to claims 1 and 2, wherein the rotor of the machine is held is, characterized in that alternating current pulses are used for demagnetization will.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that d.that an oxide magnet is used as a permanent magnet.

6. The method according to claim 5, characterized in that the permanent magnet consists of a material which substantially non-cubic crystals of polyoxides of iron and one of the metals barium, Contains strontium, lead and possibly calcium. Considered publications: German patent specification No. 663 954.