DE1748273U - Magnetelektrischer stromerzeuger. - Google Patents

Description

• Magnetelektrischer Stromerzeuger Bei der Beurteilung des Wirkungsgrades von magnetelektrischen Stromerzeugern muß man von der Betrachtung des magnetischen Gesamtflusses und des sogenannten Energieproduktes einer bestimmen Magnetmaterialmenge ausgehen, wobei es gleichgültig ist, ob der betreffende Stromerzeuger rotierende Dauermagnete oder rotierende Ankerspulen besitzt.

  Der Gesamtfluß I setzt sich aus dem Nutzfluß gen und dem Ver-

  n

  lustfluß : zusammen, wobei letzterer offensichtlich nicht

  -v

  zur Spannungs-und Leistungserzeugung beiträgt. Diese Verhältnisse sind den Abbildungen 1 und 2 zu entnehmen, die den mechanisch-magnetelektrischen Aufbau üblicher magnetelektrischer Stromerzeuger bzw. Induktoren mit rotierenden Dauermagneten zeigen. Der prozentuale Anteil des Verlustflusses ist. bei derartigen Konstruktionen verhältnismäßig hoch. Die Spannungserzeugung selbst erfolgt in dem Moment, wo der Nutzfluß bei der Drehung des Rotors über den verhältnismäßig großen Luftspalt zwischen den Polschuhkanten zum Umschalg gezwungen wird.
• Abbildung 2 zeigt die Stellung des Rotors beim Spannungsmaximum. Daß eine derartige Anordnung des magnetischen Systems sehr verlustreich arbeitet, ist offensichtlich. Darüber hinaus ist das Vorhandensein eines relativ großen Polmaules, d. h. des Abstandes der Polhörner zweier benachbarter ungleichnamiger Pole, und die damit verbundene Änderung des magnetischen Widerstandes Ursache für das unerwünschte Kippen bzw.
• Schnappen des rotierenden Teils. Dieses Kippen bzw. Schnappen beanspruchte vorhandene Getriebe in einem derartig starken Maße, daß sie zur Erzielung einer ausreichenden Lebensdauer überdimensioniert werden mußten.
• Diese Verhältnisse sind in Abbildung 3 in einem Diagramm näher dargestellt. Die Kurve 1 zeigt den Verlauf des Drehmomentes in Abhängigkeit vom Rotordrehwinkel. Weiterhin sind noch das Drehmoment der theoretisch maximal möglichen Leistung magnetelektrischer Stromerzeuger und das Drehmoment der tatsächlich abgegebenen elektrischen Leistung des gleichen Magnetvolumens mit eingezeichnet. Auf diese beiden Werte wird später noch näher eingegangen werden. Der Verlauf der Kurve 1 vom positiven zum negativen Maximalwert des Drehmomentes zeigt die Ursache für das unerwünschte Kippen, d. h. für die ruckweise Bewegung des umlaufenden Teils, auf.
• Durch die im folgenden näher beschriebene Neuerung wird nun sowohl der prozentuale Anteil des Verlustflusses erheblich verringert, wie auch das Kippen bzw. Schnappen des Rotors auf ein kaum merkbares Maß herabgesetzt. Neuerungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Polschuhe des feststehenden Teils so ausgebildet sind, daß sie die Mantelfläche des rotierenden Teils weitestgehend überdecken. Dabei hat die Ausbildung des beim Ausführungsbeispiel verwendeten Magneten als Zylinder (Abbildung 4) in Verbindung mit dem hohlzylinderähnlichen Luftspalt 6 zur Folge, daß der beabsichtigte Effekt, d. h. die Verkleinerung des Maximalwertes des Drehmomentenverlaufes, verbessert wird.
• Der neue mechanisch-magnetelektrische Aufbau ist in den Abbildungen 4 und 5 dargestellt. Durch die schon genannte besondere Ausbildung der Polschuhe wird erreicht, daß als Polmaul, d. h. als Abstand zwischen den Polhörnern in der Umfangsrichtung, nur ein schmaler Schlitz übrig bleibt, der etwa 2... 5 % des Umfanges des als Zylinderkörper ausgebildeten Magneten ausmacht, dessen Weite 5 jedoch die Größenordnung der Luftspaltbreite 6 erreicht bzw. um höchstens das 1,5... 3fache übersteigt. Dadurch wird erreicht, daß jeweils nur ein relativ geringer Anteil aller Kraftlinien dem Einfluß der Änderung des magnetischen Widerstandes bei der Rotation unterliegt. Das diesen magnetischen Kraftlinien zugeordnete Drehmoment beträgt jetzt nur noch einen Bruchteil des ursprünglichen Wertes, gleiches Volumen und Material des Magneten vorausgesetzt.
• Die übrigen magnetischen Kraftlinien haben die Möglichkeit, wie es in Abbildung 5 dargestellt ist, sich im Eisen zu schließen, wo ihnen nur ein kleiner magnetischer Widerstand entgegengesetzt wird.
• In Abbildung 6 sind diese Verhältnisse analog den Kurven in Abbildung 3, und zwar im gleichen Maßstab, dargestellt. In den Abbildungen 3 und6 ist noch das effektive Drehmoment 2 eingetragen, welches der maximal möglichen Energie im Arbeits-

  punkt B. Hmax entsprechen würde. Dieser Wert hat offensicht-

  max

  lieh nur theoretische Bedeutung, um ein Vergleichsmaß für den erzielten Erfolg zu erhalten. Wenn dieser Wert gleich 100 % gesetzt wird, so heißt das, daß das maximale Drehmoment der alten Ausführung gemäß Abbildung 1 und 2 etwa 700 % beträgt (vgl. Abbildung 3), im Falle der erfindungsgemäßen Konstruktion nach Abbildung 4 und 5 hingegen nur etwa 250 % und bei Verwendung der näher beschriebenen magnetischen Weiche (Kurve la) ca. 85 %. Das entspricht einem Verhältnis der maximalen Drehmomente von ca. 8t5 : 3 : I, d. h. das Kippmoment bzw. die Rückbewegung hat stark abgenommen.
• Nach der Neuerung sind außerdem die in bekannter Weise parallel oder schräg zur Drehachse verlaufenden Schlitze oder Polmäuler gemäß Abbildung 8 Weichen für magnetische Kraftlinien entsprechender Dimensionierung gelegt zum Zwecke der weiteren Verminderung des maximalen Drehmoments (siehe Kurve la in Abbildung 6).
• Eine weitere neuerungsgemäße Maßnahme ist darin zu sehen, das Magnetmaterial des Erregermagneten zur Erzielung des gleichen Effektes, wie er durch die oben beschriebenen schrägen Polmäuler oder Polschlitze erreicht wird, unter Beibehaltung der

  parallel zur Drehachse verlaufenden Polschlitze"schief", d. h.

  schräg zur Rotorachse, zu magnetisieren, wie dies in Abbildung 9

  dargestellt ist. Dabei wird man zweckmäßigerweise vorzugsgerichtetes Material verwenden.
• In den vorstehenden Ausführungen sind Induktoren mit zweipoligen Magneten behandelt worden. Es ist selbstverständlich, daß die genannten erfinderischen Maßnahmen auch auf mehrpolige Magnete sinngemäß angewandt werden können.

Claims (1)

1. Schutz-Ansprüche 1. Anordnung zur Vermeidung der ruckweisen Bewegung des umlaufenden Teils von magnetelektrischen Stromerzeugern, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe des feststehenden Teils die Mantelfläche des Rotors weitestgehend überdecken und die Polschuhschlitze schräg und gleichzeitig gekreuzt zur Drehachse verlaufen und daß parallel oder schräg zur Drehachse verstellbare magnetische Weichen angebracht sind. 2. Anordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der rotierenden Magnet"schief"magnetisiert ist oder die Polschuhkanten eines Doppel-T-Ankers gegeneinander verdreht oder verwunden sind, während die Polschuhschlitze des feststehenden Teils achsparallel verlaufen.