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Hystereseläufer, insbesondere für.einen-Hysterese= Synchron-Kleinstmotor.
Hystereseläufer sind bei Hysterese-Synchron-Kleinstmotoren bekannt, aber auch bei
Hysteresekupplungen und Hysteresebremsen. Ihr Antriebsmoment beruht auf der Wirkung
eines sich relativ zum Hystereseteil bewegenden Magnetfeldes, . z. B. des Magnetfeldes
eines Dauermagneten,. auf -ein gewöhnlich am Läufer angebrachtes -ferrömagnetisches
Metall von hoher Koerzitivkraft und- Hysterese; solche Metalle werden üblicherweise
kurz als Hysteresewerkstoffe bezeichnet.
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Die Hysteresewerkstoffe sind schwierig herzustellen, weshalb ihre
Herstellung erhebliche Erfahrung erfordert und sie bedeutend teurer, sind als einfache
ferromagnetische Metalle. Es wird daher gewöhnlich nicht der ganze Läufer, sondern
nur ein ringförmiger Teil des Läufers aus dem Hysteresewerkstoff hergestellt. Der
diesen Hystereseteil haltende- Tragkörper des Läufers besteht dabei gewöhnlich aus
einem nicht ferromagnetischen Werkstoff, z. B. aus Aluminium. Bekannt sind aber
auch Hystereseläufer, bei denen der Tragkörper des Hystereseteils ebenfalls aus
einem ferromagnetischen -Metall besteht, dann aber aus einem solchen, das gegenüber
dem Hysteresewerk-Stoff des Hystereseteils eine viel kleinere, praktisch vernachlässigbare
Koerzitivkraft bzw. Hysterese aufweist.
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- Neben der Schwierigkeit der Herstellung von Hysteresewerkstoffen.
weisen die Hysteresewerkstoffe noch den weiteren Mangel auf, daß es bislang nur
verhältnismäßig wenige brauchbare Hysteresewerkstoffe gibt. Dickere Hystereseteile
eines Hystereseläufers werden gewöhnlich aus gesintertem Metall hergestellt oder
können aus gepulvertem, mit Kunststoff vermischtem Metall in die fertige Magnetform
unter Erwärmung und Aushärtung gepreßt werden. Für dünnere Hystereseteile dagegen
ist Hysteresewerkstoff in Form eines dünnen Bandes bekannt, das zu einem Ring gebogen
verwendet wird. Ein bekannter bandförmiger Hysteresewerkstoff besteht beispiels,
weise aus FeCuNi. Solche Hysteresewerkstoffbänder sind aber nur in vergleichsweise
kurzen Längen herstellbar, was für eine laufende Fertigung nachteilig ist.
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Die Erfindung lehrt die Verwendung eines verarbeitungsgemäß besonders
geeigneten magnetischen Kunststoffes, der zudem noch besonders gute Hystereseeigenschaften
besitzt als Hystereseteil für den Hystereseläufer. Bekannte magnetische Kunststoffe,
deren magnetische Eigenschaft auf einer Beimengung von ferromagnetischem Metallpulver
zu dem Kunst- ; stoff beruht, sind auf PVC-Basis aufgebaut und lassen sich in weichelastischer
Form herstellen. Unter Verwendung solcher weichelastischer, magnetischer Kunststoffe
ist ein Hystereseläufer, insbesondere für einen Hysterese-Synchron-Kleinstmotor;
dessen Hystereseteil aus einem mit ferromagnetischem Metallpulver vermengten Kunststoff
besteht, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff weichelastisch
ist und ein Gemisch von Metall-Pulver hoher Koerzitivkraft mit Metallpulver niederer
Koerzitivkraft enthält. Als Metallpulver hoher Koerzitivkraft kommt z. B. das an
sich bekannte Bariumeisenoxyd und als Metallpulver niederer Koerzitivkraft z. B.
das ebenfalls an sich bekannte A1Ni in Frage. Die Erfindung bietet damit eine besonders
einfache Möglichkeit, den Anforderungen eines Hystereseläufers an seine Werkstoffeigenschaften
zu entsprechen. Je höher die Koerzitivkraft des Hysteresewerkstoffes ist, um so
-höher ist zwar das Sychrorimoment, um so kleiner ist aber auch unter Umständen
das Anzugsmoment. Bei dem Läufer nach der Erfindung kann schon bei der Herstellung
des magnetischen Kunststoffes ein solches Mischungsverhältnis gewählt werden, daß
sich ein möglichst günstiger Magnetisierungspunkt ergibt, wodurch sowohl ein hohes
Synchronmoment als auch ein hohes Anzugsmoment erreicht werden kann, Bei den bisher
gebräuchlichen Hysteresewerkstöffen ist dazu eine schwierige Glühbehandlung erforderlich.
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Die im Handel befindlichen weichelastischen magnetischen Kunststoffe
sind beispielsweise in Form eines Flachbändstranges erhältlich. Ein von einemsolchen
Strang abgeschnittenes Teilstück läßt sich in der bei anderem Hysteresewerkstoff
bekannten Weise leicht zu einem Ring zusammenbiegen und an einem Hystereseläufer
als Hystereseteil anbringen.
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Einige Anwendungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung
erläutert.
In F i g. 1 ist ein als Außenläufer ausgebildeter Hystereseläufer
dargestellt, in einer Form, die bei Hysterese-Synchron-Kleinstmotoren an sich bekannt
ist. Der Läufer besteht hier aus einer Aluminiumkappe 1, in die längs des Kappenrandes
statt eines bisher üblichen Hysteresemetallbandes ein Streifen 2 aus weichelastischem
magnetischem Kunststoff eingelegt ist. Der Streifen 2 kann von einem weichelastischen
magnetischen Kunststoffstrang in einer solchen Länge abgeschnitten sein, daß er,
zu einem Ring zusammengebogen, gerade in die Kappe 1 hineinpaßt. Durch seine Biegefederkraft
kann sich dabei der ringförmig gebogene Streifen 2 an der Kappe 1 federnd selbst
halten. Er kann aber stattdessen oder zusätzlich an der Kappe auch festgeklebt sein.
Der Streifen 2 kann jedoch auch etwas länger sein, als es seinem endgültigen Ringumfang
entspricht, und unter Druckvorspannung in die Kappe hineingedrückt werden.
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F i g. 2 zeigt, daß in der gleichen Weise auch der Hystereseläufer
einer Hysteresebremse ausgebildet sein kann. Der Läufer ist hier ebenso wie in F
i g. 1 aus einer Kappe 1 und einem ringförmigen Streifen 2 aus weichelastischem
Hysteresekunststoff aufgebaut. Als zweite Kupplungshälfte ist ein zylindrischer,
vorzugsweise vielpolig magnetisierter Dauermagnet 3 gezeichnet. Die Kappe 1 kann
statt aus Aluminium auch aus einem anderen Werkstoff bestehen, beispielsweise aus
einem harten Kunststoff oder aber ebenfals aus ferromagnetischem Werkstoff, der
aber eine viel kleinere Koerzitivkraft hat als der Werkstoff des Streifens 2.
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Die in F i g. 2 gezeigte Anordnung kann statt als Hysteresebremse
auch als Hysteresekupplung verwendet werden.
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In F i g. 3 ist der Hystereseläufer nach der Erfindung als Innenläufer
eines Hysterese-Synchron Kleinstmotors gezeigt. Auch hier ist der Hystereseteil
ein zylindrisch ringförmig gebogener Streifen 2, der aber eine größere Wandungsdicke
hat als in F i g. 1 und 2 und dessen Innenraum mit einer gepreßten oder gespritzten
Scheibe 4 aus unmagnetischem Kunststoff ausgefüllt ist. Die Scheibe 4 kann
bei ihrer Herstellung gleich fest auf die Läuferachse 5 aufgepreßt bzw. aufgespritzt
werden.
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Der Hystereseläufer nach der Erfindung ist auch als Kupplungshälfte
einer Hysteresekupplung anwendbar. Bei einer Hysteresekupplung ist der an der einen
Kupplungshälfte befindliche Hysteresekörper gewöhnlich entweder zylindrisch oder
scheibenförmig ausbildet; beide Ausführungsformen sind bekannt. Im erstgenannten
Fall kann beispielsweise ein Hystereseläufer nach F i g. 3 verwendet werden, im
zweitgenannten Fall eine Ausbildung nach F i g. 4, wo der die eine Kupplungshälfte
bildende Hystereseläufer aus einer Scheibe 5 mit einem Flachringbelag 6 aus einem
magnetischen, weichelastischen Hysteresekunststoff besteht. Die andere Kupplungshälfte
ist mit der Scheibe 7 angedeutet.
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Wenn bei der bisher beschriebenen Herstellungsweise eines Läufers
nach der Erfindung ein ringförmiger Hystereseteil durch ringförmiges Zusammenbiegen
eines Streifens aus weichelastischem magnetischem Kunststoff gewonnen wird, so verbleibt
in jedem Fall an der Stoßstelle der beiden Streifenenden eine Stoßfuge. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung kann diese Stoßfuge in einfacher Weise dadÜrch vermieden
werden, daß man rohr- bzw. schlauchförmigen, weichelastischen magnetischen Kunststoff
verwendet und von einem solchen, fugenlosen Rohr bzw. Schlauch ein ringförmiges
Stück von der gewünschten Axiallänge abtrennt, z. B. abschneidet. Der Hystereseteil
2 in F i g. 1 und 2 beispielsweise würde in diesem Fall von einem Rohr bzw. Schlauch
abgeschnitten sein können, dessen Außendurchmesser gleich der lichten Weite der
Kappe 1 oder auch etwas größer ist. Im zuletzt genannten Fall würde das von ihm
abgetrennte ringförmige Stück beim Einfügen in die Kappe mit einer Druckvorspannung
einzusetzen sein und sich damit in seiner Lage selbst festhalten. Auch beim Beispiel
nach F i g. 3 und 4 kann der Hystereseteil durch Abtrennen eines ringförmigen Stückes
von einem weichelastischen Kunststoffschlauch oder Kunststoffrohr gewonnen werden;
im Beispiel nach F i g. 3 könnte das ringförmige Stück ebenfalls unter Zugvorspannung
auf seinen Tragkörper aufgespannt werden.
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Die Verwendung des weichelastischen magnetischen Kunststoffes in Strang-
oder Rohr- bzw. Schlauchform, also die Verwendung des magnetischen Kunststoffes
in einer langgestreckten Form, hat für den Hystereseläufer nach der Erfindung noch
einen weiteren, sehr wesentlichen Vorteil: Da die langgestreckte Form gewöhnlich
im Strangspritzverfahren mittels einer Spritzdüse gewonnen wird - bei Rohr- bzw.
Schlauchform wird eine Spritzdüse mit Mitteldorn verwendet --, so erfahren die Metallteilchen,
die in der Regel eine mehr oder minder stark ausgeprägte Längserstreckung aufweisen,
in der zunächst noch ungehärteten Kunststoffmasse beim Durchlauf durch die Spritzdüse
eine weitgehende Ausrichtung parallel zur Längsrichtung des Stranges, wodurch der
Kunststoffstrang eine ausgeprägte magnetische Polrichtung erhält. Män kann diesen
Vorteil noch dadurch erhöhen, daß man in an sich bekannter Weise zum Herstellen
des weichelastischen magnetischen Kunststoffes absichtlich .Metallpulver verwendet,
dessen Teilchen eine besonders stark ausgeprägte Längserstreckung aufweisen, beispielsweise
die Form kleiner Nadeln haben.
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Bei der Verwendung eines Hystereseläufers nach der Erfindung bei einem
Spitzenelektrizitätszähler kann der aus weichelastischem magnetischem Kunststoff
bestehende - Hystereseteil vorteilhaft ebenfalls wie nach F i g. 1 gehaltert sein,
wobei das Magnetfeld innerhalb des Hystereseteiles durch einen mehrpolig polarisierten
zylindrischen Dauermagneten erzeugt werden kann.