DE1189187B - Ringfoermiger zweipoliger Dauermagnet aus Oxydwerkstoff fuer Gleichstrommotore mit dreipoligem Anker - Google Patents

Description

• Ringförmiger zweipoliger Dauermagnet aus Oxydwerkstoff für Gleichstrommotore mit dreipoligem Anker Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen zweipoligen Dauermagneten aus Oxydwerkstoff mit im wesentlichen in radialer Richtung verlaufender Magnetisierung, insbesondere aus Bariumhexaferrit, für Gleichstrommotore mit dreipoligem Anker. Unter einem Dauermagneten aus Oxydwerkstoff wird hier nicht nur ein gesinterterDauermagnet aus Oxydwerkstoff, sondern auch ein Dauennagnet verstanden, der aus in Kunststoff oder Gummi od. dgl. eingebettetem pulverförinigem Oxydwerkstoff besteht.
• Es ist bekannt, derartige Ringmagnete entweder radial oder diametral zu magnetisieren. F i g. 1 und 2 zeigen schematische Schnitte durch einen Gleichstrommotor, dessen aus Bariumhexaferrit bestehender Ringmagnet 1 bzw. 2 in bekannter Weise radial (F i g. 1) bzw. diametral (F i g. 2) magnetisiert ist. Mit 3 ist ein Eisenrückschluß und mit 4 ein schematisierter Motoranker bezeichnet. 5 ist der Luftspalt zwischen dem Dauermagneten 1 bzw. 2 und dem Anker 4. Die magnetischen Feldlinien 6 bzw. 7 verlaufen bei dem Motor nach F i g. 1 radial durch den Magneten 1 und beim Motor nach F i g. 2 diametral durch den Magneten 2.
• Ein besonderes Problem bei Gleichstrommotoren, insbesondere bei Kleinmotoren für Phonogeräte oder batteriebetriebene Geräte, ist die sogenannte Polfühligkeit. Hierunter versteht man ein Haften des stromlosen Ankers in gewissen, durch das Magnetfeld bedingten Vorzugsstellungen, wodurch ein unrunder Lauf des Motors verursacht wird. Es ist ein zusätzliches Drehmoment erforderlich, um einen solchen Motor in Gang zu setzen. Dieses Drehmoment muß die den Anker in seiner Vorzugsstellung haltenden Kräfte überwinden. Auf den laufenden Motor übt die Polfühligkeit bis auf die Laufunruhe keinen Einfluß aus.
• Es ist bekannt, daß Gleichstrommotore mit diametraler Magnetisierung ihres Ringmagneten nicht polfühlig sind. Der hierbei auftretende Induktionsverlauf rings um den Dauermagneten ist rein sinusförmig. Im Gegensatz dazu sind Motoren, deren Magnet radial magnetisiert ist, stark polfühlig. Andererseits läßt sich mit einer radialen Magnetisierung bei sonst gleichen Motorabmessungen ein Ankerfluß erzeugen, der über 50% größer ist als der mit einer diametralen Magnetisierung erreichbare Ankerfluß. Die diametrale Magnetisierung fährt also zu nicht polfühligen Motoren mit relativ kleinem Ankerfluß und damit kleinem abzugebenden Drehmoment, während die radiale Magnetisierung zu polfühligen Motoren mit über 50% größerem Ankerfluß führt.
• Gemäß der Erfindung läßt sich ein Motor mit keiner oder nur ganz geringer Polfühligkeit und dennoch großem Ankerfluß dadurch erhalten, daß der Dauerinagnet über seinen gesamten Umfang mit einer Magnetisierung versehen ist, deren Radialkomponente der Induktion wenigstens im wesentlichen lediglich aus einer sinusförinigen Grundwelle und deren dritter Oberwelle besteht.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Oberflächeninduktion B z. B. über der Innenmantelfläche des Ringmagneten als Funktion des Winkels cp für einen nicht polfühligen Motor sich etwa in folgender Formel ausdrücken läßt: B(,) = C B, (1,14 sin 99 + 0,23 sin 3 99).
• Hierin ist B, die Remanenzinduktion des Magnetmaterials und C eine von den geometrischen Abmessungen des Motors abhängige Konstante.
• Zur Erreichung eines möglichst großen Ankerflusses muß gemäß der Erfindung das Amplitudenverhältnis zwischen Grundwelle und dritter Oberwelle wenigstens 2: 1, vorzugsweise aber etwa 5: 1, betragen.
• Ein Motor mit einem gemäß der Erfindung magnetisierten Ringmagneten ist praktisch nicht polfühlig und erzeugt einen Ankerfluß, der etwa zwischen dem Ankerfluß eines radial magnetisierten Ringmagneten und dem Ankerfluß eines diametral magnetisierten Ringmagneten liegt. Gegenüber einem Motor mit diametral magnetisiertem Dauermagneten, der ebenfalls nicht polfühlig ist, erreicht man mit einem nach der Erfindung magnetisierten Ringmagneten eine etwa 20- bis 25 Ohige Erhöhung des Ankerflusses.
• Wird bei einem nach der Erfindung magnetisierten Ringmagneten die magnetische Induktion über seiner inneren Mantelfläche, z. B. mit einer Hallsonde gemessen, so weist diese einen Verlauf auf, wie er in F i g. 4 durch die stark ausgezogene Kurve a angegeben ist. Diese Kurve a setzt sich zusammen aus einer sinusförmigen Grundwelle b und deren dritter Oberwelle c.
• Eine Magnetisierung gemäß Kurve a läßt sich auf einen Ringmagneten in verschiedener Weise aufbringen.
• Ein Verfahren züm Magnetisieren eines Dauermagneten gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Dauermagnet gleichzeitig einem diametral homogenen Magnetfeld und zwei konzentrischen Magnetfeldem ausgesetzt wird, die insbesondere von zwei in einer zum homogenen Feld senkrechten Ebene durch die Magnetringachse und diametral sowie parallel zur Magnetringachse angeordneten Leitern mit entgegengesetzten Stromrichtungen erzeugt werden.
• Es kann zweckmäßig sein, zum Magnetisieren innerhalb des Dauermagnetringes einen Weicheisenkern anzuordnen.
• Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich-nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• F i g. 3 zeigt eine Anordnung, mit der ein Ringmagnet mit einer Magnetisierung nach der Erfindung versehen werden kann.
• Ein aus Bariumhexaferrit 1) bestehender Ringmagnet 8 wird einem diametralen homogenen Magnetfeld 9 ausgesetzt, das von zwei hintereinandergeschalteten Ringspulen 10 a und 10 b mit gleichen Stromrichtungen erzeugt wird. Die Ringspulen 10 sind nur schematisch dargestellt, da eine solche Anordnung an sich bekannt ist. Dem homogenen diametralen Magnetfeld 9 werden zwei konzentrische Magnetfelder 11 und 12 überlagert, die von zwei außen am Dauermagneten 8 parallel zu seiner Achse vorbeilaufenden Leitern 13 und 14 mit entgegengesetzten Stromrichtungen erzeugt werden. Die Spulen 10 und die Leiter 13 und 14 sind vorzugsweise in Reihe geschaltet und bestehen zweckmäßig aus einem einzigen Stück Leiterdraht. Durch überlagerung der Magnetfelder 9, 11 und 12 wird im Ringmagneten 8 eine resultierende Magnetisierung erzeugt, deren Feldlinienverlauf etwa zwischen dem der radialen und dem der diametralen Magnetisierung liegt, wenn die Magnetisierungsspulen in der eben geschilderten Weise geschaltet sind und z. B. von einem Stromimpuls aus einer Kondensatorentladung durchflossen werden. Die so erzielte Magnetisierung weist über den Magnetumfang einen Induktionsverlauf auf, der wenigstens annähernd der Kurve a der F i g. 4 entspricht. Um den Induktionsverlauf der Idealform noch besser anzugleichen, kann gegebenenfalls zum Magnetisieren ein Weicheisenkern innerhalb des Dauerinagnetringes 8 angeordnet werden.
• Der Ringmagnet braucht nicht aus einem einzigen Stück zu bestehen, sondern kann aus mehreren Ringsegmenten zusammengesetzt sein.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. RingförTniger zweipoliger Dauermagnet aus Oxydwerkstoff mit im wesentlichen in radialer Richtung verlaufender Magnetisierung, insbesondere aus Bariumhexaferrit, für Gleichstrommotore mit dreipoligem Anker, d a d u r c h g e - kennzeichnet, daß der Dauermagnet (8) über seinen gesamten Umfang mit einer Magnetisierung (a) versehen ist, deren Radialkomponente der Induktion wenigstens im wesentlichen lediglich aus einer sinusförmigen Grundwelle (b) und deren dritter Oberwelle (c) besteht.
2. 2. Dauerinagnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplitudenverhältnis zwischen Grundwelle und dritter Oberwelle wenigstens 2: 1, vorzugsweise etwa 5: 1, beträgt. 3. Verfahren zum Magnetisieren eines Dauermagneten nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförrnige Dauermagnet (8) gleichzeitig einem diametralen homogenen Magnetfeld (9) und zwei konzentrischen Magnetfeldem (11 und 12) ausgesetzt wird, die insbesondere von zwei in einer zum homogenen Feld senkrechten Ebene durch die Magnetringachse und diametral sowie parallel zur Magnetringachse angeordneten Leitern (13 und 14) mit entgegengesetzten Stromrichtungen erzeugt werden. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Magnetisieren innerhalb des Dauermagnetringes (8) ein Weicheisenkern angeordnet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegesehrift Nr. 1109 778; Druckschrift »Dauennagnete-Standardformen«, Ausgabe Januar 1961, der Deutschen Edelstahlwerke AG, Magnetfabrik Dortmund.