DE2106227A1

DE2106227A1 - Luftspaltmagnetsystem

Info

Publication number: DE2106227A1
Application number: DE19712106227
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Bohlerwerk Wirth (Osterreich)
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1971-02-10
Publication date: 1971-09-09
Also published as: FR2078930A5; AT315529B; GB1299300A; CH532826A; NL7102452A

Description

Ma 1373/1410

Gebr. Böhler & Co. Aktiengesellschaft, Wien

Luftspaltmagnetsystem

Bei Luftspaltmagnetsystemen, welche beispielsweise für die Herstellung von Nachhallgeräten Verwendung finden, werden hohe Anforderungen an Me im Luftspalt erzielbare Induktion gestellt. Durch geeignete Kombination optimaler Magnetwerkstoffe mit einer optimalen Magnetform bzw. -konstruktion und besonderen Magnetisierungsbedingungen versucht man, immer höhere Werte der Luftspaltinduktion zu erreichen. Bin Vorschlag, der zu besonders guten Ergebnissen führt, sieht beispielsweise einen geschlossenen Hagnetkörper in Doppelschleifenform vor, welcher aus einem Dauermagnetwerkstoff der Zusammensetzung 8 bis 9 # Al, 23 bis 25 $> Co, 3 bis 4 $ Gu, 14 bis 16 Ji Ni, Rest Eisen besteht. Dieser Magnetkörper kann aber seine volle Wirksamkeit nur dann erreichen, wenn eine Anlage zur Erzielung einer Vorzugsrichtung mit exakt definierten Krümmungen zur Verfügung steht, wobei die Krümmung der Vorzugsrichtung der Krümmung der Doppelschleife in allen Punkten angepaßt sein muß, also auch in jenen feilen des Dauermagneten, zwischen denen sich der Luftspalt befindet. Die Herstellung derartiger Magnete ist daher mit unverhältnismäßig hohen Kosten verbunden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Überlegungen gingen nun dahin, auf einfacherem und billigerem Wege ein Luftspaltmagnetsys tem mit vergleichbar guten Induktionswerten

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herzustellen. Der Vorschlag besteht darin, jene Teile des Dauermagneten, zwischen denen sich der Luftspalt befindet, durch einen temporär magnetisierbaren Werkstoff, wie Weicheisen, zu ersetzen und einen Feldstärkeverlust im Luftspalt in Kauf zu nehmen. In diesem Fall muß nur der Biigelmagnet eine magnetische Yorzugsrichtung besitzen, welche seiner U-förmigen Krümmung angepaßt ist, was herstellungsmäßig eine große Vereinfachung und Verbilligung bedeutet.

Ein Vorsehlag der vorliegenden Anmeldung ist ein Magnetsystem mit hoher Luftspaltinduktion, bestehend aus Dauermagneten und den Luftspalt begrenzenden Polschuhen, und die Erfindung besteht darin, daß zwei U-förmige Dauermagnete 1 mit einer Vorzugsrichtung, welche der U-förmigen Krümmung angepaßt ist, mit den gleichen Polen einander zugekehrt sind, wobei der Kraftlinienfluß über zwei jeweils zwischen die gleichnamigen Pole eingefügte prismatische Jochteile 2 aus Weicheisen geführt wird, welche an den einander zugekehrten Seiten kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige Weicheisen-r polschuhe 9 zur Bildung des Luftspaltes aufweisen.

In einem derartigen Magnetsystem konnten Werte der Luftspaltinduktion erzielt v/erden, welche etwa 75 $> der Induktion des oben beschriebenen Doppelschleifen-Magnetsystems betragen, wobei die Herstellungskosten auf etwa 20 *$> gesenkt werden konnten.

Beispielsweise wurde mit einem Doppelschleifen-System aus dem Dauermagnetmaterial Permanit 500 mit einer Außenabmessung von ca, 200 χ 150 χ 150 mm in einem Luftspalt von 3 mm Länge und einem Durchmesser von 5 mm eine Induktion von etwa 20.000 Gauß erzielt. In einem System gemäß dem Vorschlag mit Bügelmagneten aus dem oben genannten Magnetwerkstoff konnte ebenfalls in einem Luftspalt von 3 mm Länge 1 und 5 mm Durchmesser d eine Induktion von 14.000 Gauß erzielt werden. Sine beispielsweise Konstruktion des erfindungsgeaäfien

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Magnetsysterna ist der Pig. 1 zu entnehmen, in welcher mit 1 die Bügelmagnete und mit 2 die Jochteile "bezeichnet sind. Zur Einstellung des Luftspaltes 8 dient die Senkschraube 3 ' mit den Muttern 4. Die Fixierung der einzelnen Bestandteile des Systems erfolgt mittels zweier umlaufender Bänder 7, die mittels einer Mutternschraube 5, 6 gespannt werden können. Die Jochteile 2 und Polschuhe 9, deren Berührungsfläche mit den Bügelmagneten präzisionsgeschliffen ist, "bestehen aus einem Stahl der Zusammensetzung 0,05 "bis 0,12 $> C, 0,15 "bis 0,35 fo Si, 0,25 Ms 0,50 $ Mn, 0 bis O,O35#P und 0 bis. 0,035 $ S.

Die angegebenen Induktionswerte wurden mit einem System folgender Abmessungen erzielt:

Außenabmessung der Bügelmagnete: A = 90 mm, B = 53 mm, C (senkrecht auf A und B) = 125 mm,

Quaderförmige Jochteile: Höhe h = 60 mm, Breite b = 23 mm, Länge (senkrecht zu h und b) = 125 mm, Öffnungswinkel -.-- der kegelstumpfförmigen Polschuhe zur Begrenzung des Luftspaltes = 80°,

Außenabmessung des gesamten Systems: 2B + h = 166 mm, A = 90 mm, C = 125 mm.

Aus diesen Angaben ist ersichtlich, daß außer der schon erwähnten Kostensenkung auf etwa ein Fünftel gegenüber dem vorbekannten System im Falle der vorliegenden Erfindung auch noch mit kleineren Magnetabmessungen relativ hohe Induktionswerte erreicht werden konnten, welche, wie schon gesagt, 14.400 Gauß gegenüber etwa 20.000 Gauß im vorbekannten Fall betrugen.

Die nächste Aufgabe bestand nun darin, ein noch kleineres System mit vergleichbaren Induktionswerten zu schaffen, das auch als binäres System mit zwei Luftspalten ausgebildet werden konnte. Hierzu mußten durch eine geeignete Konstruktion die Streuverluste noch weiter herabgesetzt werden. Die Lösung des Problems ist ein Luftspaltmagnetsystem, bestehend aus Dauermagneten, Polschuhen und allenfalls Jochteilen für die

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ierstellung eines definierten Luftspaltes, un-d die Anmeldung schlägt vor, daß zwei U-förmige Dauermagnete mit einer Voraugsrichtung, welche der U-förmigen Krümmung angepaßt ist, die mit den entgegengesetzten Polen einander zugekehrt sind, an den Polflächen mit vier prismatischen Ueicheisenpolschuhen, die lcegelstumpfförmige "bzw. pyramidenstumpfförmige Andrehungen aufweisen, unmittelbar möglichst ohne Luftspalt verbunden sind, wobei die Deckflächen der Kegel- bzw. Pyramidensttimpfe einander zugekehrt sind. Durch die Dimension dieser Bestandteile und ihre Abstände sind im Falle des binären Systems zwei Luftspalte definiert. Es kann aber auch eines der beiden einander gegenüberliegenden Paare der Weicheisenpolschuhe durch ein prismatisches, zusammen - hängendes Eisenleitstück ersetzt sein. In diesem Pail verwandelt sich das binäre System in ein Monosystem mit einem Luftspalt.

Beispielsweise wurde mit einem Doppelschleifensystem aus einem Dauermagnetiaaterial der Zusammensetzung 8 bis 9 $ Al, 23 bis 25 # Co, 3 bis 4 ^ Cu, 14 bis 16 /£ Ni, Rest Eisen mit einer Außenabmessung von ca. 200 χ 150 χ 150 mm in einem Luftspalt von 3 mm Länge und einem Durchmesser von 5 mm eine Induktion von etwa 20.000 Gⁿuß erzielt. In einem System gemäß dem ersten Vorschlag mit Bügelmagneten aus dem gleichen Material und einer Außenabmessung von 166 χ 90 χ 125 mm wurde in einem Luftspalt von 3 mm Länge und 5 mm Durchmesser eine Induktion von 14.400 Gauß erzielt. Hingegen wurde in einem binären System gemäß dem zweiten Vorschlag dieser Anmeldung bei Verwendung des gleichen Materials und mit dem gleich dimensionierten Luftspalt bei einer Außenabmessung von 90 χ 99 x 20,5 mm je Luftspalt eine Induktion von 10.000 Gauß, also eine Summeninduktion von etwa 20.000 Gauß erzielt. Das gleiche System lieferte als Monosystem mit dem eingeschobenen Jochteil immerhin noch eine Induktion von ca. 11.000 Gauß. Es konnte also bei einer Einsparung an Magnetmaterial von etwa 85 i> in einem binären System eine Summeninduktion erreicht werden, die höher war als die Induktion in dem System gemäß dem ersten Vorschlag. Im Monosystem war

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die Induktion im Luftspalt nur um etwa ein Viertel erniedrigt, was angesichts der großen Einsparung an Magnetmaterial immer noch als Fortschritt gewertet v/erden muß. Noch günstiger fällt der Vergleich mit dem vorbekannten Doppelschleifensystem aus, das außerdem noch mit dem Nachteil behaftet ist, daß die Erzielung einer Vorzugsrichtung mit der erforderlichen exakt definierten Krümmung mit unverhältnismäßig hohen Kosten verbunden ist.

Eine beispielsweise Konstruktion des Magnetsystems gemäß dem zweiten Vorschlag ist der beiliegenden Fig. 2 zu entnehmen, in welcher mit 1 die Bügelmagnete und mit 10 die Vie icheis enpolschuhe bezeichnet sind. Das ganze System wird vorzugsweise auf eine nicht magnetisierbar Platte aufgeklebt oder durch nicht magnetisierbare Zwischenstücke 11 auf die erforderliche Distanz eingestellt.

Die Fig. 3 zeigt das entsprechende Monosystem, in welchem ein Paar der V/eichei3enpolschuhe 10 durch ein Weicheisenjoch 12 ersetzt ist.

Die Berührungsflächen zwischen den Bügelmagneten 1 und den Polschuhen 10 bzw. dem Jochteil 12 sind präzisionsgeschliffen.

Die angegebenen Induktionswerte wurden mit einem System der folgenden Abmessungen erzielt:
Außenabmessung der Bügelmagnete: 90 χ 37 x 20,5 mm Polschuhe: 26 χ 20,5 x 3,5 mm mit angedrehtem Kegelstumpf 20,5 / 5 0 x 7,5 mm
Luftspalt: 0 5 mm χ 3 mm.

Der Luftspalt wurde durch die Weicheisenpolschuhe mit den kegelstumpf förmigen Andrehungen 10 gebildet. Außenabmessung des gesamten Systems: 90 χ 9S) x 20,5 mm.

Der Magnetwerkstoff bestand aus 8 bis 9 ^ Al, 23 bia 25 i> Go, 3 bis 4 i» Ou, 14 bis 16 "A Ni, Rest Eisen.

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Die Bügelmagnete hatten einen rechteckigen Querschnitt, die Eisenaufsätze waren Kegelstümpfe und bestanden aus einem Stahl der Zusammensetzung 0,06 bis 0,12 $S C, 0,15 bis 0,35 ¹Z* Si, 0,25 bis 0,50 °/ό Mn, 0 bis 0,035 $ P und 0 bis 0,035 °ß> S. Die gleiche Zusammensetzung hatte der Jochteil 12 im Monosystein.

Bei besonders großen Luftspaltlängen wird ein Magnetwerkstoff mit der Zusammensetzung 6,5 bis 7,5 $> Al, 30 bis 34 fi Co, 4 bis 5 fo Gu, 14 bis 16 )° lii, 5 bis 6 # Ti, Rest Eisen zweckmäßiger anzuwenden sein als der oben genannte Magnetwerkstoff .

Grundsätzlich können extrem hohe Induktionswerte im Luftspalt auch bei größeren und kleineren Systemen nach demselben Konstruktionsprinzip erreicht v/erden.

Der Querschnitt der Jochteile 2 kann je nach Porm des geforderten Luftspaltes eine beliebige, z.B. rechteckige Form haben.

Zur Erzeugung von künstlichem Nachhall wird z.B. in bekannter Weise eine stromdurehflossene Spule in den Luftspalt zwischen den kegelstumpf- bzw. pyramidenstumpfförmigen Polschuhen 9 eingebracht, wobei die elektromagnetische Energie in mechanische Schwingungen der Spule umgesetzt v/ird.

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Claims

I »UB227

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Patentansprüche

Luftspaltmagnetsystem, beispielsweise für die Herstellung von Hachhallgeräten, bestehend aus Dauermagneten, Polschuhen und Jochteilen, dadurch gekennzeichnet , daß zwei U-förmige Dauermagnete mit einer Vorzugsrichtung, die der U-förmigen Krümmung angepaßt ist, an den Polflächen mit prismatischen Jochteilen bzw. Polschuhen aus Weicheisen unmittelbar, möglichst ohne luftspalt verbunden sind und daß diese Jochteile bzw. Polschuhe kegelstumpfförmige bzw. pyramidensturapfförmige Aufsätze aufweisen, deren Deckflächen einander zugekehrt sind und den Luftspalt definieren.
2. Luftspaltmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei U-förmige Dauermagnete mit einer Vorzugsrichtung, die der U-förmigen Krümmung angepaßt ist, die mit den entgegengesetzten Polen einander zugekehrt sind, an den Polflächen mit vier prismatischen Weicheisenpolschuhen, die kegelstumpfförmige bzw. pyramidenstumpfförmige Andrehungen aufweisen, unmittelbar, möglichst ohne Luftspalt, verbunden sind, wobei die Deckflächen der Kegel- bzw. Pyramidenstümpfe einander zugekehrt sind.
3. Luftspaltmagnetsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der Weicheisenaufsätze durch ein mit dem Bügelmagneten unmittelbar, möglichst ohne Luftspalt, verbundenes Eisenleitstück ersetzt ist.
4. Luftspaltmagnetsystem nach Anspruch 1, dadurch ge- ^ kennzeichnet, daß zwei U-förmige Dauermagnete (1J[ mit einer to Vorzügsrichtung, welche der U-förmigen Krümmung angepaßt ist,

co mit den gleichen Polen einander zugekehrt sind, wobei der

^ Kraftlinienfluß über zwei, jeweils zwischen die gleichnamigen

-* Pole eingefügte prismatische Jochteile (2) aus Weicheisen

ίο geführt wird, welche an den einander zugekehrten Flächen

kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige Weicheisenpolschuhe (9) zur Bildung des Luftspaltes aufweisen.

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5. Luft spaltmagn et sys tern nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete aus einem Magnetwerkstoff aus 8 bis 9 $ Al, 23 "bis 25 ;» Co, 3 bis 4 >« Cu, 14 bin 16 $ ITi, Rest Eisen, bestehen.
6. Luftspaltmagnetsystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete aus einem Magnetwerkstoff aus 6 bis 8 ^c/o Al, 30 bis 34 ^ Co, 4 bis 5 /ί Ou, 14 bis 16 $ Ni, 5 bis 6 $ Ti, Rest Eisen, bestehen.
Gebr. Bohl er&Co. AG-., Patentbüro
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