DE1147674B

DE1147674B - Verfahren zur Fertigung von Magnetstaendern fuer Gleichstromkleinstmotoren

Info

Publication number: DE1147674B
Application number: DEL38280A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Feindt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-02-23
Filing date: 1961-02-23
Publication date: 1963-04-25
Also published as: CH391070A; NL275137A; BE614301A; FR1315526A; GB924347A

Description

Verfahren zur Fertigung von Magnetständern für Gleichstromkleinstmotoren Bei Gleichstromkleinstmotoren mit Dauermagneterregung für niedrige Betriebsspannungen besteht das Problem, Betriebsspannung, Belastung und Drehzahl auf einen bestimmten vorgeschriebenen Wert abzugleichen (Arbeitspunkt).
Die Drehzahl einer Gleichstrommaschine ist bekanntlich proportional der EMK, die Betriebsspannung um den inneren Spannungsabfall größer als die EMK. Die EMK ist andererseits proportional der Windungszahl und der durch die Erregung hervorgerufenen Luftspaltinduktion.
Die Technologie derartiger Motoren und ihre Fertigung bedingen erhebliche Streuungen der Luftspaltinduktion, da die geometrischen und magnetischen Eigenschaften der verwendeten Dauermagnete starken Streuungen in der Fertigung unterliegen. Die Dauermagnete haben meist eine derartig hohe Koerzitivkraft, daß eine Schwächung durch äußere Wechselfelder nicht zur Behebung der genannten Nachteile ausreicht. Ferner könnte diese Schwächung nur dann durchgeführt werden, wenn die Maschine nicht zusammengebaut ist, da die notwendigen starken Wechselfelder die Wicklungen des Läufers beschädigen könnten.
Auch die anderen Teile der Maschine, die -Beiträge zum Verlustwiderstand leisten, wie z. B. die Kohlebürsten, die Wicklung selbst mit ihrem Kupferwiderstand und die Lagerreibung, haben notwendigerweise bei den geringen verwendeten Betriebsspannungen starken Einfluß auf die Betriebsdaten der Maschine, so daß ihre Streuungen nicht vernachlässigt werden können, wenn von der Maschine bestimmte Arbeitspunkte gefordert werden.
Bei Kleinstmotoren läßt sich also die Charakteristik weder durch Berechnungen noch durch ein noch so genau erprobtes Modell eindeutig für die gesamte Fertigung festlegen. Dies liegt daran, daß sich bei diesen Kleinstmaschinen die Ungenauigkeiten, welche durch mangelnde Homogenität der Werkstoffe und die Fertigungstoleranzen bedingt sind, erheblich mehr bemerkbar machen als bei großen Maschinen. Der prozentuale Anteil eines jeden Mangels fällt naturgemäß bei derartig kleinen Vorrichtungen um ein Vielfaches höher ins Gewicht und konnte daher bisher nicht hundertprozentig beseitigt werden.
Die vorliegende Erfindung zeigt einen Weg, wie auf einfache Weise der Arbeitspunkt mit der erforderlichen Genauigkeit eingestellt werden kann. Sie betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Magnetständern, bei welchen die Dauermagnetpole durch einen weichmagnetischen Rückschluß verbunden sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand des Rückschlusses nach dem Zusammenbau der Maschine geändert wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, praktisch jeden Motor, der den Prüfstand verläßt, genau auf den erforderlichen Arbeitspunkt zu bringen. Man kann das neue Verfahren an einem Ständeraufbau durchführen, bei welchem entweder ein einstellbarer Rückschluß oder ein Nebenschluß für den magnetischen Kreis vorgesehen wird.
Die Verwendung eines magnetischen Nebenschlusses zur Änderung des Nutzmagnetflusses von Magnetanordnungen ist an sich bekannt.
Es handelt sich hierbei zum Teil um die bekannten, für Meßinstrumente praktisch unentbehrlichen Abgleichvorrichtungen, welche nicht als Vorbild für die Fertigung von Motoren dienen können, und zum andern Teil um Wirbelstromgetriebe, bei welchen zur Regelung der Wirkung des Dauermagnets ein Eisenring vorgesehen ist. Eine derartige Anordnung besteht beispielsweise aus einer Einstellvorrichtung für eine Bremsmagnetanordnung, bei welcher der Magnetfluß des Dauermagnets ohne Weicheisenrückschluß durch einen Weicheisennebenschluß, der durch eine Spindel verstellt wird, geregelt werden kann. Es handelt sich hierbei also nicht um Magnetanordnungen von für Motorständer typischen Konstruktionen, nämlich Dauermagnetpole mit Weicheisenrückschluß, sondern um Dauermagnete, deren am Luftspalt liegende Polflächen durch ein Dauermagnetjoch miteinander verbunden sind. Dementsprechend ist bei den bekannten Anordnungen auch die durch die vorliegende Erfindung angegebene Maßnahme, nämlich die Anderiuig des Magnetflusses durch Beeinflussung des Widerstandes des Weicheisenrückschlusses, nicht vorgesehen. Der Erfindungsgedanke kann durch verschiedene Maßnahmen in die Praxis umgesetzt werden. Die verwendeten Dauermagnete sind meist als zweiteilige Schalen ausgeführt, deren Innenseiten am Luftspalt angrenzen und deren Rückseiten miteinander über einen magnetisch leitfähigen Rückschluß verbunden sind. Dieser Rückschluß könnte beispielsweise als Blechteil oder Bandeisen so ausgeführt sein, daß er eine Einschnürung besitzt, die durch Abbohren oder andere mechanische Maßnahmen vergrößert werden kann. Dadurch wird der magnetische Widerstand größer und die Maschine magnetisch dem gewünschten Arbeitspunkt nähergebracht, wenn in den Dauermagneten ein 17berschuß an Magnetisierung vorhanden ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Rückschluß in Form einer Spirale auszuführen und die Spirale stückweise zu kürzen, wobei auf der verwendeten Spirale bereits Einkerbungen für das Abkneifen der Abgleichstücke vorgesehen sein können.
Ferner könnte der Rückschluß aus zwei ferromagnetischen Hälften bestehen, die magnetisch voneinander isoliert sind, aber durch einen Riegel miteinander verbunden werden, dessen magnetisch leitender Querschnitt oder dessen überdeckungsgrad über die beiden Rückschlußhälften verändert werden kann.
Eine andere Ausführungsform wären zwei schmale Ringe, die einen Teil des Rückschlusses bilden und an den einander zugekehrten Seiten magnetisch leitende Blechfahnen besitzen, die mehr oder minder überdeckt werden können und damit einen Abgleich des Rückschlusses ermöglichen.
In gleicher Weise kann der eigentliche Rückschluß konstant gelassen und zum Abgleich ein dem Rückschluß gleichzusetzender veränderlicher Nebenschluß benutzt werden. Der Nebenschluß könnte im Luftspalt Teile des Läufers abdecken, wodurch der durch den Läufer gehende Fluß geschwächt werden kann.
Bei dem Magnetständer nach Fig. 1. bis 3 sind 1 und 2 die Lagerschilde aus nichtmagnetischem Werkstoff, in welchen die beiden Läuferlager 3 bzw. 4 gehalten sind. Das Lagerschild 1 ist mit zwei Trägerstücken 5 (Fig. 2) versehen, welche bis zur Ebene 6 (Fig. 1) verlaufen. In, der Ebene 6 stoßen die Haltestücke 5 auf das Lagerschild 2, mit welchem sie durch nicht dargestellte Schrauben verbunden sind. Außerdem sind an den Lagerschilden 1 und 2 Ansatzringe 7 bzw. 8 vorgesehen, auf welche die Dauermagnetpole 9 und 10 aufgesetzt sind (Fig. 2 und 3). Der Weicheisenrückschluß wird durch einen Zylinder 11 gebildet, welcher direkt auf den Polen 9 und 10 sitzt. Das Lagerschild 2 weist eine Aussparung 12 auf, in welche ein nicht dargestellter Einsatzteil mit den Kommutatorbürsten paßt.
Gemäß der Erfindung ist auf die Innenflächen der Dauermagnete 9 und 10 eine abgeschrägte, aus Weicheisen bestehende Nebenschlußhülse 13 aufgebracht, welche beispielsweise durch ein Werkzeug, das man durch die Aussparung 12 einführt, verdreht werden kann.
Nachdem die Maschine zusammengebaut und geprüft ist, kann man feststellen, ob der Magnetfluß dem gewünschten Arbeitspunkt entspricht. Die Nebenschlußhülse 13 liegt in der dargestellten Lage symmetrisch zu den Polen 9, 10. Wird die Hülse verdreht, so wird ihre Lage gegenüber den Polen unsymmetrisch; auf der einen Seite der Polachse wird die .Kontaktfläche zwischen Pol und Hülse erhöht, auf der anderen Seite vermindert, doch überwiegt die Erhöhung. Der Gesamtwiderstand im Magnetkreis wird also herabgesetzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besteht der Eisenrückschluß aus einer Drahtwicklung 14. Ist der Magnetfluß zu hoch, werden einfach Teile der Drahtwicklung abgeschnitten, bis der geforderte Arbeitspunkt erreicht ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besteht der Eisenrückschluß aus einem Weicheisenzylinder 15, welcher eine über die ganze Länge schräg verlaufende Lücke 16 enthält. Ist der Magnetfluß zu hoch, wird der Zylinder 15 gedreht, bis ein Teil der Lücke aus dem Bereich des Pols 9 kommt. Dadurch wird ein verhältnismäßig hoher Widerstand in den Magnetkreis geschaltet; je weiter man den Zylinder dreht, eine um so größere Länge des Spaltes 16 wird aus dem Bereich des Pols entfernt, so daß man einen beliebig hohen magnetischen Widerstand einstellen kann.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 zeigt einen in ähnlicher Weise für die Einstellung des Flusses von Drosselspulen bekannten Eisenrückschluß aus zwei Zylindern 17 und 18, welche gegeneinander durch eine zum Teil schräg verlaufende Lücke mit den Endflächen 19 bzw. 20 versetzt sind. Durch Verschieben eines der Zylinder gegenüber dem anderen wird die Lücke und damit der magnetische Widerstand im Rückschlußkreis geändert.
Der Magnetständer nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 enthält einen magnetisch leitfähigen Zylinder 21, welcher mit einer Kerbe 22 versehen ist. Zwecks Abgleichung des magnetischen Widerstandes kann man diese Kerbe entweder vergrößern oder ihre Wirkung durch Bohrungen 23 erhöhen. Die Aussparungen 22 und 23 können entweder im Bereich der Pole 9 und 10 oder außerhalb derselben angeordnet sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Fertigung von Magnetständern für Gleichstromkleinstmotoren, bei welchen die Dauermagnetpole durch einen ferromagnetischen Rückschluß verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand des Rückschlusses nach dem Zusammenbau der Maschine geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des magnetischen Widerstandes durch Änderung des Eisenquerschnittes im. Rückschlußpfad durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Eisenquerschnittes durch Änderung der Kontaktfläche zwischen Rückschlußeisen und Dauermagnet durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des magnetischen Widerstandes durch Entnahme von magnetischem Werkstoff aus dem Rückschlußeisen durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des magnetischen Widerstandes durch Änderung eines in dem Rückschluß angeordneten Luftspaltes durchgeführt wird.
6. Magnetständer zur Verwendung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum magnetischen Rückschluß ein im wesentlichen zylinderförmiger, jedoch abgeschrägter magnetischer Nebenschlußkörper drehbar angeordnet ist (Fig. 1).
7. Magnetständer zur Verwendung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Rückschluß aus zwei gegeneinander verschiebbar angeordneten Teilen besteht, zwischen denen eine abgeschrägte Lücke vorgesehen ist (Fig. 6). B.
Magnetständer zur Verwendung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschluß als Blechteil oder Bandeisen ausgeführt ist und eine Einschnürung besitzt, die beispielsweise durch Anbohren vergrößert werden kann (Fig. 7).
9. Magnetständer zur Verwendung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschluß die Form einer Drahtwicklung hat, welche durch Abschneiden von Drahtlängen verkürzt werden kann (Fig. 4).
10. Magnetständer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Drahtspirale Einkerbungen für das Abkneifen der Abgleichstücke vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1046 168, 1 053 656; deutsche Patentschrift Nr. 325 364; schweizerische Patentschrift Nr. 233 027.