DE2100938A1 - Unter dem Einfluß magnetischer Induktion stehendes Magnetsystem - Google Patents

Description

• Unter dem Einfluß magnetischer Induktion stehendes Magnetsystem Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 1 964 808,9) Das Hauptpatent betrifft ein unter dem Einfluß magnetischer Induktion stehendes Magnetsystem mit abwechselnd permanentmagnetischen und ferromagnetische Formt eilen. Die permanent magnetischen Teile sind derart flächenpolarisiert und angeordnet, daß die ferromagnetischen Teile jeweils von gleichnamigen Blächenpolen der Permanentmagnete eingeschlossen sind. Die beiderseits der ferromagnetii schen Formteile befindlichen Flächenpole erzeugen in jenen eine starke Kraftflußdichte, welche sich in den eingeschlossenen ferromagnetischen Teilen als starke Sekundärpole äußert.
• In den Systemen nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 1 964 808,9) liegen die einander zugehörenden Flächenpole N und S an einander gegenüber liegenden Flächen. Den freien Flächen der Systeme sind primäre Pole nicht zugeordnet.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, bei welchem im Gegensatz zu dem nach dem Hauptpatent (Patentanmeldung P 1 964 808,9) primäre Magnetpole auf den freien Flächen des Systems erzeugt sind, sodaß sich u.U. die flächenförmigen Polpaare im Winkel zueinander befinden. Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche Polanordnung die Wirksamkeit solcher Magnet systeme wesentlich gesteigert werden kann. Im Falle kreisringförmiger Systeme sind also Dauermagnete vorhanden, welche primäre Pole sowohl nach dem Zentrum hin wie auch nach außen hin gerichtet aufweisen, In Fällen, in denen ein magnetischer Rückschluß erwünscht ist, geht man erfindungsgemäß von einem ferromagnetischen Kreisring aus, aus welchem, zweckinäßig in äquidistanten und gleichgroßen Winkel bereichen, Sektoren zur Aufnahme der Permanentmagnete ausgespart sind. Je nach dem Verwendungszweck des Systems können diese Aus- Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind innerhalb der ferromagnetischen Sektoren Luftspalte vorgesehen, welche, radial gerichtet, alle in einem vorbestimmten Drehsinn um gleiche Winkel innerhalb der Sektoren asymmetrisch versetzt sind. Mit diesem einfachen Mittel gelingt es mühelos, beim Anlauf eines Motors einen vorbestimmten Drehsinn zu erzwingen.
• Die Wirksamkeit eines magnetischen Systems nach der Erfindung läßt sich noch erhöhen, wenn man nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den ferromagnetischen Sektoren jeweils zwei oder mehrere Einzelmagnete gleicher Orientierung zuordnet.
• Magnetsysteme nach der Erfindung lassen sich beim Aufbau sogenannter "Käfiganker" verwenden, die in einem Elektromotor oder einem Stromerzeuger die Rolle eines Läufers oder eines Ständers übernehmen können. Ein solcher "Käfiganker" besteht aus zwei oder mehreren koachsial in verschiedenen Ebenen angeordneten kreisringförmigen Magnetsystemen nach der Erfindung, die durch einen geradzahlige Gruppe ferromagnetischer Stäbe miteinander verbunden sind, Die Kreisringscheiben können polmäßig derart gegeneinander verdreht angeordnet sein, daß die verbindenden Stäbe um gleiche Winkel gegenüber der Achsrichtung geneigt sind, also eine Schräglage auf einem gedachten Zylindermatel einnehmen. Sie werden denn auch zweckmäßig in einen Zylinder aus einem Gießharz oder einem anderen erhärtenden Isoliermaterial eingebettet.
• Zur Erzz/ingung eines Anlaufs in vorbestimmteni Umlaufsinn kann man auch abwechselnd dickere und dünnere Stäbe zum Atifbau des "Käfiganker" vorsehen, die gegebenenfalls Wicklungen von verschiedenem Querschnitt und/oder verschiedenen Windungszahlen versehen sind.
• Schließlich ist Gegenstand der Erfindung ein mit solchen Magnetsystemen als Ständer oder Läufer aufgebauter Elektromotor, der - filmen oder außen - einen mit Wicklungen versehenen zusätzlichen Ständer aufweist, in weLchem durch den umlaufenden Läufer elne ITiltsspannung, beispielsweise zur Erzeugung eines Ladestromes für eine Akkumulatorbatterie, erregt wird. I)au kann zweckmäßig ein iii VeL-bindung mit einem Fahrzeugmotor, der bei der Abfhr-L des Fahrzeugs im Leerlauf auf langen Gefällstrecken die dynamoelektrische Wirkung einer solchen Anordnung ausnutzen kann.
• In einer Variante dieses kizrkmals kann das zusätzliche System in an sich bekannter Weise auch als um eine Hohlwelle umlaufender Läufer geschaltet sein, welcher durch einen Umschaltvorgang die Rolle des Hauptläufers, aber mit doppelter Umlaufsgeschwindigkeit übernehmen kanne In Betracht gezogen sind die deutschen Patentschriften Nr, 1 258 954 und 1 294 522.
• In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele von Magnetsystemen nach der erfindung sowie von Kombinationen solcher zu "Käfigankern" und einem Elektromotor dargestellt: Abbildung 1 veranschauöicht die Draufsicht auf einen Läufer, Abbildung 2 zeigt eine Variante mit radialen Buftspalten, Abbildung 3 zeigt die Draufsicht auf einen Läufer mit magnetischem Rückschluß, Abbildung 4 zeigt die Draufsicht auf ein System mit Doppelmagneten, Abbildung 5a und 5b zeigen einen 'Käfiganker" in Draufsicht und im Schn£tt, Abbildung 6a und 6b zeigen einen "Käfiganker" anderer Art in Draufsicht und im Schnitt, Abbildung 7a und 7b zeigen einen Eäfiganker-Motor in Draufsicht und im Schnitt, Abbildung 8 und 9 zeigen in zwei verschiedenen Draufsichten einen Elektromotor mit zusätzlichem Ständer, Abbildung 10 und 11 zeigen in zwei verschiedenen Draufsichten einen Elektromotor mit zwei Läufern für verschiedenen Umlaufsgeschwindigkeiten, Abbildung 12 veranschulicht schematisch den Aufbau eines vielpoligen langsam laufenden Motors Abbildung 13 Der in Abbildung 1 dargestellte Läufer ist aus vier sektorförmigen Permanentmagneten 1 und je vier abwechselnd damit angeordneten ferromagnetischen Sektoren 2 zu einer Kreisringscheibe oder einer zylindrischen Walze zusammengesetzt, deren Stirnfläche in Draufsicht erscheint. Die Sektoren 2 befinden sich zwischen den Südpolen S der beidseitig angrenzenden Permanentmagnete.
• Die gehörigen Gegenpole N sind "über Eck" auf die innere und die äußere Fläche des Systems aufgebracht.
• Der in der Abbildung 2 dargestellte Läufer hat grundsätzlich die gleiche Form wie der Läufer nach Abbildung 1, jedoch sind die ferromagnetische Sektoren durch radiale Luftspalte 5 in je zwei ungleiche Teile 4a und 4b aufgetrennt. Wie ersichtlich, sind diese BuStspalte innerhalb der Sektoren jeweils um gleiche Winkelbeträge asymmetrisch versetzt. Auf diese Weise läßt sich beim Anlaufvorgang beoduem eine Umlaufrichtung gegen den Uhrzeigerdrehsinn erzwingen.
• Abbildung 3 veranschaulicht die Draufsicht auf ein vorteilhaft als Ständer zu verwendendes System. Es besteht aus einem mit Blick auf eine Stirnseite dargestellten Zylinderrohr - oder einer Kreisringscheibe 6 - mit vier Aussparungen zur Aufnahme der entsprechend geformten Permanentmagnete 7. Diese kehren sämtlich der geometrischen Zylinder- oder Kreisringachse gleichnamige Pole N zu, während deren Gegenpole S über den magnetischen Rückschluß 6 den ferromagnetischen Sektoren 6' ihre Südpolarität aufdrücken.
• Wenn dieses System als Innenständer oder Innenläufer Anwendung finden soll, müssen natürlich die Aussparungen mit den Permanentmagneten nach innen geschlossen und nach außen geöffnet sein.
• In der Abbildung 4 ist ein System dargestellt, in welchem anstelle von Einzelmagneten jeweils deren zwei 9,10 mit gleicher polarer Orientierung angeordnet sind, Die Nordpole N sind den freien Innen-und Außenflächen des Systems zugeordnet, während die radialen Südpole S den jeweils angrenzenden ferromagnetischen Sektoren 8 ihre Südpolarität aufdrücken0 Der in den Abbildungen 5a und 5b dargestellte "Käfigankern weist an den Stirnseiten je eine permanentmagnetische Kreisringscheibe mit vier Sektoren 11 abwechselnder Polarität N und S'auf.
• Sie sind miteinander verbunden durch;die vier ferromagnetischen Stäbe 12.
• In den Abbildungen 6a und 6b ist ein "Käfiganker" mit acht ferromagnetischen Stäben 15, 16 dargestellt. Die Stäbe 15 sind durch Magnetinduktion südpolarisiert, die Stäbe acht nordpolarisiert.
• Die Abbildungen 7a und 7b veranschaulichen schematisch den Aufbau eines Elektromotors mit Systemen nach der Erfindung. Er enthält einen "käfigankerförmigen" Ständer, innerhalb dessen ein als Kurzschlußläufer angedeuteter-Rotor umläuft. Die Stirnscheiben des Ständers sind aus permanentmagnetischen Sektoren 17 und abwechselnd mit diesen angeordneten ferromagnetischen Sektoren 18 zusammengesetzt.
• Sie entsprechen etwa dem System nach Abbildung 1. Die "EäfigstäbeW 19 aus ferromagnetischem Material münden beidseitig in ferromagnetischen Sektoren der Stirnscheiebne Die durch Schraffur angedeutete Spule kann je nach der Phasenzahl des treibenden Stromes ein- oder mehrteilig sein..
• Der in den Abbildungen 8 und 9 schematisch veranschaulichte Elektromotor hat zwei Ständer. Der Haupt ständer besteht aus einer Folge von durch radiale Schlitze unterbrochener Folge ferromagnetischer Sektoren 20 und zwischengeschalteten Elektromagneten 22. Die Luft spalte 21 entsprechen den in Abbildung 2 veranschaulichten. Der mit dem beschriebenen Ständer koachsial gelagerte Läufer ist von jenem durch den Ringspalt 23 getrennt. Er ist entsprechend dem Beispiel der Abbildung 1 aufgebaut aus Sektoren 24 und 25. Koachsial zu diesen beiden Systemen , vom inneren durch den Ringspalt 26 getrennt, befindet sich ein zusätzlicher Ständer mit Wicklungen 27, in welchen beim Umlauf des Läufers eine Spannung induziert wird, die bei Leerlauf des Motors als Nutzspannung, beispielsweise zum Laden einer Akkumulatorenbatterie genutzt werden kann.
• Es versteht sich, daß bei entsprechender Umschaltung die drei Systeme ihre Funktion austauschen können, sodaß man einen Motor mit einem 4-poligen Innenläufer und einem 8-poligen Außenläufer erhält.
• In den Abbildungen 10 und li ist schematisch ein Elektromotor mit zwei läufern etwas anddrer Bauart veranschaulicht. Der im Teilschnitt dargestellte Ständer ist ein etwa dem Beispiel der Abbildung 3 entsprechendes System. Die permanentmagnetischen Sektoren 28 befinden sich in Aussparungen eines ferromagnetischen Ringes mit ferromagnetschen Sektoren 29. Der Ring bildet, wie in Abbildung 3 einen magnetischen Rückschluß. Der Außenläufer 30 und der zusätzliche Innenläufer 31 entsprechen den gleichartigen Systemen der Abbildung 8.
• Die Abbildungen 12 und 13 schließlich zeigen in schematischer Darstellung - in Abbildung 13 geschnitten - einen vielpoligen langsam laufenden Elektromotor, dessen Ständer ebenfalls grundsätzlich dem System nach Abbildung 3 entspricht. Er besteht aus einem ferromagnetischen Kreisring 32 mit zahlreichen radialen Ausschnitten - zehn und mehr - zu Aufnahme gleich orientierter Permanentmagnete 33o Der mit Wicklungen versehene vierteilige Läufer ist aus ferromagnetischen Schenkeln 34, 35 zusammengesetzt, die zwischen permanentmagnetischen Kreisringscheiben 36a, 36b und 36 c gefaßt sind Sie laufen um die starre Welle 37. Im dargestellten Ausführungsbeispiel tragen die Läuferschenkel dreigeteilte Spulen und je drei Poslstücke. Der Motor arbeitet als Drehstrommotor.

Claims (1)

1. Pat entansprüche

   Durch magnetische Induktion beeinflußtes Magentsystem mit permanent magnetischen und loerromagnetischen Formt eilen, wobei die permanentmagnetischen zeile (13 flächenpolarisiert und so angeordnet sind, daß die ferromagnetischen Teile (2) jeweils von gleichnamigen Flächenpolen der Permanentmagnete eingeschlossen sind, nach Patent.... (Patentanm. P 1 964 808.9), dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenpole jener Flächenpole den freien Innen- und Außenflächen des Magnetsystems zugeordnet sind.

   2. Magnetsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch kreissymmetrischzisammengefügte Po-rmanentmagnete (1) mit sowohl nach innen, wie auch nach außen weisenden Polen (N) gleicher Polarität.

   5 Magnetsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnetS daß die von gleichnamigen Blächenpolen (s) eingefaßten ferromagnetischen Sektoren (4a, 4b) durch radiale luftspalte (5) aufgetrennt sind, welche in einem vorbesti:nmten Drehsinn um gleiche Winkelbeträge asymmetrisch versetzt sind 4. Magnetsystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen ferromagnetischen Zylinder oder Kreisring (6) mit ausgesparten, nach innen oder nach außen geöffneten Ausschnitten zur Aufnahme von Permanentmagneten (7) mit dem magnetischen Rückschlußteil (6) anliegenden Flächenpolen (S), 5, Magnetsystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete aus zwei oder mehreren Einzelmagneten (9 10) zusammengesetzt sind, welche polar gleich orientiert sind.

   6. Magnetsystem in Form eines "Eäfigankers" bestehend aus zwei oder mehreren koachsial angeordneten kreisringförmigen Systemen nach Anspruch 1,2,3,4 oder 5, welche durch eine geradzahlige Gruppe von ferromagnetischen Stäben (12, 15, 19) miteinander verbunden sindo 7. Elektromotor mit elektromagnetische erregtem Ständer, gekennzeichnet durch einen nach Anspruch 1,2,3,4 oder 5 ausgebildeten Läufer.

   8. Elektromotor mit elektromagnetisch erregtem Läufer, gekennzeichnet durch einen nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5 ausgebildeten Ständer.

   9. Elektromotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher, mit Wicklungen versehener Ständer vorgesehen ist, deren Windungen (27) durch den umlaufenden Läufer mit einer Hilfsspannung, beispielsweise zur Erzeugung eines Ladestromes, erregt werden.

   10. Elektromotor nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere koachsiale Läufer (30, 31) mit verschiedenen Umlaufsgeschwindigkeiten.

   11. Elektromotor nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch zwei oder mehrere koachsiale Systeme nach verschiedenen der Ansprüche 1, 2, 5, 4, oder 5.

   12. Langsam umlaufender Elektromotor mit einem Ausßenringständer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine vergleichsweise große (etwa kehn und mehr) Anzahl von permanentmagnetischen und ferromagnetischen Sektoren.