-
Als Rotor bzw. Stator dienendes Magnetsystem Die Erfindung betrifft
ein als Rotor bzw. Stator dienendes Magnetsystem mit Permanentmagneten, die in einem
Träger (Ring oder Gehäuse) aus magnetischem Material befestigt sind, In dem sich
die Feldlinien des magnetischen Feldes schließen. Solche Magnetsysteme sind an sich
bekannt und dienen als Magnetschwungrad-Rotor eines Elektromotors bzw. als Stator
oder Rotor für Wechselstrommaschinen oder Motoren. Bei diesen Magnetsystemen sind
bei dem heteropolaren Induktor nach der Anmeldung, der sonst einen Nordpol und einen
Südpol aufweist, alle Magnete mit der einen Polarität weggelassen und die mit der
anderen eingesetzt worden. Die weggelassenen Magnete sind durch Körper aus weichem
magnetischem Werkstoff ersetzt
worden, so daß sie beim Rückfluß
von den übriggebliebenen Magneten an ihren Enden die gleiche Polarität wie zuvor
aufweisen. Es liegt also ein heteropolarver Induktor vor, der Magnete von nur einer
Polarität aufweist.
-
Das erfindungsgemäße Magnetsystem zeichnet sich dadurch aus, daß im
Innern des Trägers eine Reihe von Ferritmagneten mit Polschuhen angeordnet sind,
die ei:n radiales Feld erzeugen, sowie mit den Magneten abwechselnde, polschuhartig
ausgebildete gesinterte Körper vorgesehen sind, wobei die zur Mitte des Magnetsystems
gerichteten Flächen der Körper und der Magnete eine gleiche Wölbung und die Magnete
gleiche Magnetpole aufweisen.
-
Die mit dieser Anordnung erzielten Vorteile sind In der Vereinfachung
bei gleichzeitiger Erhöhung der Robustheit der einzelnen Bauteile sowie des gesamten
Magnetsystems zu sehen. Außerdem wird eine Verbesserung der Leistung durch Verminderung
des magnetischen Widerstandes, insbesondere, wenn die Magnete aus Ferriten bestehen,
erreicht.
-
Durch die mit der Anordnung erzielten Vorteile der Vereinfachung kann
die Herstellung derart verändert werden., daß anstelle einem aus einer großen Anzahl
von Bestandtellen bestehenden Rotors ein einziges Gußstück verwendet werden kann-
zu dem bei einem
vierpoligen Induktor nur zwei Magnete hinzugefügt
werden müssen. Die Bearbeitung bestUnde allein In einem sehr einfachen Arbeitsgang..Diti
auf der Innen seite der Magnete oder Massen hergestellten Magnetfelder sind die
gleichen, woraus hervorgeht, daß genau auf dem Magnet und umgekehrt eine besondere
Form der Masse vorgesehen sein muß, welchen nach einer besonderen AusfUhrungsform
dadurch erreicht wird, daß die Permanentmagnete aus Ferrit rechteckig sind und an
angeformten Planflächen des Trägers aus gesintertem Material angebracht sind.
-
Dadurch, daß die gesinterten Körper hohl sind und einen Felddurchtrittsquerschnitt
aufweisen, der Im wesentlichen dem Permeabilitätskoetfizienten am Durchtrittsquerschnitt
des Feldes in den Träger entspricht, kann der Durchtrittsquerschnitt des Magnetmaterials
der vollen Körper verringert werden, da es genügt, daß er dem Durchtrittaquerschnitt
des peripherischen Ringes entspricht, wenn die Permeabilität dieses Magnetmaterials
immer gleich 1 ist. Diese Permeabilltät liegt jedoch immer über
1. Der Querschnitt kann daher durch den Permeabilitätskoeffizienten geteilt
werden, ohne daß der magnetische Widerstand des Stromkreises erhöht wird. Der Qu
erschnitt am Ende (Innenseite) muß jedoch genau so groß bleiben wie der der Magnete
(poläre Entwicklung). Auf diese Weise wird das Material wirtschaftlich verwendet
und das Stück leichte.r gemacht.
In den Zeichnungen, die bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, ist: Fig. 1 ein Querschnitt durch
ein als Rotor bzw. Stator dienendes Magnetsystem und Fig. 2a bis 8a und
2b bis 8b sind Querschnitte bzw. Axialschnitte von verschiedenen Ausführungsvarianten
des Magnetsystems nach Fig. 1, wobei die Axialschnitte jedoch in einem Winkel
von 90 0 d.h. von N Uber 0
nach S,. ausgeführt sind.
-
Bei der in Fig. 1 dargestellten AusfUhrungsform ist ein mit
1
bezeichneter Träger in Form eines Ringes oder Gehäuses aus magnetischem
Material vorgesehen, an dessen ringförmigem Innenumfang zwei Ferritmagnete 2 und
3 und zwei gesinterte oder frittierte volle Massen oder Körper 4 und
5 miteinander abwechselnd angeordnet sind. Die Verbindung kann durch Schweißen,
Löten oder Kleben erfolgen. Die an dem Innenumfang des Trägers 1 anliegenden
Außenflächen der Magnete 2 und 3 und der gesinterten Körper 4 und
5 sind gewölbt, während die nach innen gerichteten Flächen 2a und 3a der
Ferritmagnete 2 und 3 eben sind, um die entsprechenden, ebenfalls ebenen
Flächen von Polschuhen 6 und 7 aufnehmen zu können, die den Ferritmagneten
2 und 3 zugeordnet sind. Die Polschuhe 6 und 7 haben seitlich
abgeschrägte Schultern 6a und 7a und ihre nach innen gerichtete freie Oberfläche
ist derart aus-
.ausgebildet, daß sie sich dicht an die Außenober-fläche
des nicht dargestellten, im Innern des Trägers 1 vorgesehenen Stators anlegen
kann, Die gesinterten Körper 4 und 5 haben ebenfalls in gleicher Weise abgesehrägte
Schultern und eine ins Innere des Trägers 1 gerichtete Oberfläche, deren
Krümmungsradius dem der Polschuhe 6 und 7
gleich ist. Auf diese Weise
wird eine ausgedehntere Verteilung der magnetischen Felder an den Polschuhen
6 und 7 und an den polschuhförmigen gesinterten Körpern 4 und
5 erzielt.
-
Gemäß der Erfindung hat das aus den Teilen 2 und 6 bestehende'
Konstruktionselement an seiner der Ringmitte zugekehrten Oberfläche den gleichen
Pol wie das aus den Teilen 3 und 7 bestehende Konstruktionselement.
So weisen beispielsweise zwei am Innenumfang des Trägers 1 aufeinanderfolgende
Magnete einen negativen oder Südpol S auf, während die zwischen diesen Magneten
angeordneten gesinterten Körper einen ins Innere des Trägers 1 gerichteten
positiven oder Nordpol N aufweisen.
-
Zwischen den Nord- und Südpolen N bzw. S findet ein
magnetischer Fluß somit in radialer Richtung des Trägers 1 statt, so daß
die Feldlinien von den Nord-polen zu den Südpolen den in Fig. 1 mit Strichlinien
bezeichneten Weg nehmen. Diese Strichlinien stellen
den Weg des
Magnetfeldes in der Luft dar, quer durch induzierte Teile hindurch, die von dem
Stator im Innern des Trägers 1 getragen werden. Das Schließen des Magnetfeldes
erfolgt dagegen auf dem Rückweg in der Wandung des Trägers 1 zwischen einem
Magneten und dem benachbarten gesinterten Körper.
-
Statt der vorzugsweise verwendeten Ferritmagnete 2 und 3 können
auch andere Magnete mit einem großen Koerzitivfeld verwendet werden, während die
Massen oder Körper 4 und 5, die keinen eigenen Magnetismus besitzen, aus
Magnetblech, massivem Profileisen oder vorzugsweise aus reinem Sintereisen bestehen.
-
Die Ausführungsvariante nach Fig. 2a und 2b unterscheidet sich
von der Ausführungsform der Fig. 1 lediglich durch die Form der gesinterten
Körper 4 und 5 mit dem Nordpol N, die keine seitlich abgeschrägten
Schultern haben. Aus dem in Fig. 2b dargestellten Schnitt ist ersichtlich,
daß der Magnetring 1 durch eine gewölbte Hinterwand la ergänzt ist und die
beiden Teile 1 und la aus einem Stück sind.
-
Um Material einzusparen, sind die in Fig. 3a und
3b dargestellten
daß ihr Durchgangsquerschnitt für das magnetische Feld dem Permeabilitätskoeffizienten
am Übergang des Feldes in den Ring
1
im wesentlichen entspricht.
-
Die gesinterten Körper 4 und 5 können an Stelle der vier Flächen
auch nur drei Flächen 4a, #b und 4c aufweisen, wobei die Fläche 4d wegfällt,
da sie praktisch unnötig ist.
-
Gemäß der In Fig. 4a und 4b dargestellten Ausführungsvariante können
die gesinterten Körper 4 udd 5 jeweils einstUckig voll ausgebildet sein und
aus einer Grundplatte zur.Befestig ung am Innenumfang des Ringes 1, einem
verengten Mittelteil und einer verbreiterten Polfläche bestehen, die, der Form des
Stators entsprechend, konkav Ist und den gleichen Flächeninhalt hat wie die Polfläche
der vorstehend beschriebenen gesinterten Körper 4 und 5.
-
Die gesinterten Körper 4 und 5 können nicht nur in beliebiger
Weise am Innenumfang des Ringes 1 befestigt werden, sondern gemäß Fig. 5a,5b
bis 8a, 8b auch mit einem zylindrischen Ring #,iu#.,. dem gleichen magnetischen
Material einstUckig gegossen oder gepreßt werden, wobei dieser Ring, an dessen Innenfläche
die ihre Polschuhe tragenden Permanentmagnete abwechselnd befestigt sind, in einem
Gehäuse oder einer Verkleidung 8-aus nichtmagnetischem Material angeordnet Ist.
Aus
Fig. 5a und 5b ist die Ausbildung eines derartigen Trägers 9
ersichtlich,
der die gleich Funktion wie der Träger 1 hat und mit den gesinterten Körpern
4 und 5 aus einem StUck hergestellt ist. Bei dieser Ausführungsform haben
die gesinterten Körper 4 und 5 die gleiche Form wie bei der in Fig. 4a und
4b dargestellten Ausführungsform, während bei der in Fig. 6a und 6b dargestellten
Variante die gesinterten Körper 4 und 5 die gleiche Form wie bei der Ausführungsform
nach Fig. 3a und 3b aufweisen. Gemäß der in Fig. 7a und 7b dargestellten
Variante ist die Kreisform des Außenumfanges des Trägers 9 an den Kö rpern
4 und 5 unterbrochen, die mit ihren Polflächen in einfacher Weise aus. verformten
Abschnitten des Trägers 9 bestehen, wobei diese verformten Abschnitte Vorsprünge
am Innenumfang des Trägers 9 bilden. Bei den Ausführungsformen der Fig.
1 bis 7b Ist die am Innenumfang des Trägers 1 bzw.
9 anliegende Oberfläche der Permanentmagnete 2 und 3 aus*Ferrit gewölbt.
Zur Vereinfachung der Herstellung ist es jedoch vorteilhafter, rechteckige Ferritmagnete,
wie sie in Fig. 8a dargestellt sind, vorzusehen. In diesem Fall sind dem Träger
9 aus gesintertem Material ebene Oberflächen ga und gb angeformt, auf denen
die Ferritmagnete 2 und 3 mit ihrer ebenen Außenfläche angebracht sind. Diese
Art der Befestigung der Ferritmagnete 2 und 3 auf ebenen Oberrlächen des
Trägers 9 kann auch bei den Ausführungsformen der Pig. 5a bis 7b angewendet
werden.
Das beschriebene Magnetsystem ist beispielsweise das Magnetsystem
eineb Magnetschwungrad-Rotors. Es würde jedoch nichts an der Erfindung ändern, wenn
das Magnetsystem als Stator betrachtet würde und der Rotor in dem von ihm begrenzten
Innenraum angeordnet wäre.
-
Die beschriebenen Anordnungen gelten in gleicher Weise für jede beliebige
Breite des ringförmigen Trägers 1, so daß nicht nur die Schaffung von Magnetschwungradkreisen
ermöglicht wird, sondern auch von Poljochen für Wechselstromgeneratoren oder Motoren
für Autos und Mopeds, da die Pole, auch wenn sie in großer An2ahl vorhanden s ind,
im Innern eines breiten Magnetringes vorgesehen werden können.
-
Bei Maschinen mit hoher Arbeitsdrehzahl kann schließlich die Verkleidung
8 aus Stahl bestehen, um ein Schutzgehäuse zu schaffen,