-
Anordnung von Magneten im Gehäuse einer elektrischen Maschine Die
Erfindung betrifft eine Anordnung von Magneten im Gehäuse einer elektrischen Maschine,
insbesondere von Dauermagnetpolen und Polschuhen in einem Stahlrohrgehäuse eines
permanenterregten Gleichstrom-Tachometer-Dynamos.
-
Zur Ermittlung des Ist-Wertes von Drehzahlen werden vielfach permanenterregte
irehzahlmeßgeneratoren verwendet, die elektrodynamisch arbeiten. Derartige Maschinen
werden hauptsächlich zur analogen Drehzahlmessung mit einer echten Drehrichtungserkennung
eingesetzt, Sie dienen dem Zweck, eine Drehzahl in eine proportionale Spannung umzuformen,
Insbesondere bei der Weiterverarbeitung solcher Spannungen in Regelanlagen werden
an diese Spannung verhältnismäßig hohe Anforderungen gestellt.
-
Die Drehzahl-Spannungskennlinie sollte über einen möglichst weiten
Drehzahlbereich proportional zur Drehzahl verlaufen.
-
Xftreiterhin soll die Ausgangsspannung möglichst arm an Oberwellen
sein. Weiterhin ist auch eine gute tangzeitkonstanz anzustreben.
-
Eine weitere wesentliche Anforderung besteht darin, daß durch kurzzeitig
auftretende Störgrößen wie Temperaturveränderungen, elektromagnetische Fremdfelder,
atmosphärische Einflüsse und insbesondere auch durch mechanische Beanspruchungen
die Ausgangsspannung so wenig wie möglich beeinflußt werden soll.
-
Da derartige Blektromasehinen oft unter extremen Umweltbedingungen
eingesetzt werden, beispielsweise in Walzwerken, besteht neben den oben erwäbilten
elektrischen Anforderungen oftmals auch die Notwendigkeit, die mechanische Ausführung
derart robust zu gestalten, daß die Maschine gegen starke mechanische Erschütterungen
oder sonstige Umwelteinflüsse weitgehend unempfindlich ist.
-
Für viele Anwendungsfälle ist es erforderlich, die Eingangsgröße Drehzahl
in einen proportionalen Gleichspannungswert umzuformen. Hierzu werden permanenterregte
Gleichstrom-Generatoren verwendet, die als Gleichstrom-Uachometer-Dynamos oder als
Drehzahlmeßgeneratoren bezeichnet werden können. Derartige Maschinen arbeiten mit
permanenter Außenpolerregung. Die Spannung wird über 'E=ohlebursten vom Kommutator
abgegriffen.
-
Weiterhin weisen derartige Maschinen im allgemeinen einen Jochring,
Dauermagnetpole mit Weicheisenpolschuhen, einen in Präzisionswälzlagere gelagerten
Anker mit gommutator, einen Bürstenhaltering mit gohlebürsten und Lagerschilden
auf.
-
Im Einblick auf die Weiterverarbeitung der Ausgangsspannung eines
Gleichstrom-Tachometer-Dynamos in einem Regelkreis sollte diese Ausgangsspannung
einen besonders niedrigen Gehalt an Oberwellen aufweisen. Da zu gewissen maschinen
bedingten Oberwellen noch solche Oberwellen hinzutoemen, welche durch meistens nicht
vollständig vermeidbare tnbaufehler hervorgerufen werden, ist es besonders wesentlich,
die mas chinenbe dingten Oberwellen außerordentlich gering zu halten. Da sich jegliche
Unsymmetrie im Aufbau einer Maschine auf die Oberwellen auswirken kann, spielt bei
einem Gleichstrom-Tachometer-1)ynamo unter anderem auch die exakte Anordnung der
rermanentmagneten eine ausschlaggebende Rolle für die Qualität der Ausgangaspannung.
Somit werden an eine möglichst exakte und dauerhafte Fixierung der rermanentmagneten
besonders hohe Anforderungen gestellt.
-
Bei solchen Anwendungsfällen, wie sie in der Praxis verhältnismäBig
häufig auftreten, bei welchen Gleichatrom-Tachometer-Dynamos starken Erschütterungen,
Stößen und/oder Schwingungen ausgesetzt sind, stellt die hinreichend feste und zugleich
exakte und dabei dauerhafte Anbringung der Magnetpole am Gehäuse ein schwieriges
Problem dar.
-
Grundsätzlich ist es allgemein bekannt, Permanentmagneten und Polschuhe
am Naschinengehäuse durch Schrauben, durch mieten, durch Lötung oder durch Verklebung
zu befestigen.
-
Bei besonders hohen knforderungen ist es auch manchmal erforderlich,
verschiedene dieser Befestigungsarten gleichzeitig anzuwenden. Bei einer Befestigung
durch Schrauben oder Bieten wird zwar eine verhältnismäßig gute und dauerhafte Anbringung
erreicht, der fertigungstechnische Aufwand ist jedoch außerordentlich hoch, wenn
die geforderte Präzision gewährleistet sein soll. Hingegen ist bei einer Lötung
oder verklebung der Fertigungsaufwand zwar geringer, derartige
Befestigungsarten
eignen sich jedoch für besonders robuste Ausführungen von Gleichstrom-Ta chometer-Dynamos
weniger, weil bei extremen mechanischen Belastungen durch derartige Befestigungen
eine absolut betriebssichere Halterung auf die Dauer nicht gewährleistet werden
kann.
-
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Anordnung von
Magneten im Gehäuse einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen,
welche eine außerordentlich genaue und zugleich dauerhafte Befestigung einer Mehrzahl
von Magnetpolen in einem einzigen besonders einfachen Arbeitsgang ermöglicht, Zur
Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Magneten in einer Umhüllung
aus Kunststoffmaterial eingebettet sind, durch welche sie in ihrer exakten vorgegebenen
Stellung unverschiebbar gehalten sind.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß auch
bei einer größeren Anzahl von Magnetpolen die dauerhafte Befestigung sowie die genaue
Lagefixierung bei außerordentlich geringem Aufwand von einer Maschine zur anderen
exakt reproduzierbar durchführbar sind. Durch eine entsprechende Porm kann nämlich
sichergestellt werden, daß in der Lage der Magnetpole in bezug auf das Gehäuse von
einer Maschine zur anderen praktisch keine Abweichungen auftreten.
-
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung
liegt darin, daß ein relativ dünnwandiges Stahlrohrgehäuse für den magnetischen
Rückschluß verwendet werden kann.
-
Weiterhin kann die gemäß der Erfindung vorgesehene Umhüllung aus Kunststoffmaterial
in einer Doppelfunktion zugleich dazu ausgenutzt werden, alle erforderlichen Ausnehmungen
wie Gewindebohrungen zur Befestigung von 3ürstenhaltern, Lagerschilden usw. aufzunehmen.
-
Weiterhin wird gemäß der Erfindung der Vorteil erreicht, daß die Kunstatoffumhüllung
der Magnetpole einen Temperaturausgleich in dem Sinne schafft, daß durch erhöhte
Nfärmekapazität der gesamten Anordnung kurzzeitige Temperaturschwankungen ohne nennenswerten
Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften der Maschine bleiben und außerdem das
Auftreten unsymmetrischer Temperaturprofile weitgehend vermieden wird, welche durch
einseitige Wärmeeinstrahlung oder dergleichen hervorgerufen werden können.
-
Die erfindungsgemäße Umhüllung der Magnetpole bietet zugleich auch
einen hervorragenden Korrosionsschutz in denjenigen Anwendungsfällen, in welchen
die Maschine in einer Atmosphäre eingesetzt wird, welche die Korrosion begünstigt.
-
Die erfindungsgemäße Umhüllung aus Eunststoffmaterial neigt auch praktisch
nicht dazu, daß sich irgendein Ansatz bilden könnte, wie er bei ungeschützten Magnetpolen
häufig auftritt, so daß dadurch einer Veränderung des SuStspaltes gemäß der Erfindung
ebenfalls entgegengewirkt wird.
-
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigen: Xig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine
erfindungsgemäße Anordnung und Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig.
1 entlang der Linie 2-2 in der Fig. 1.
-
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
gemäß der Erfindung im Schnitt.
-
Innerhalb des Gehäuses 15 ist die Umhüllung 14 aus einem geschäumten
Kunststoffmaterial angeordnet, in welchem die Permanentmagneten 10, 11, 12 und 13
jeweils um 90 ° gegeneinander versetzt eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial
kann beispielsweise ein Polyurethanschaum sein. Es kann jedoch auch ein beliebiges
anderes geeignetes Material verwendet werden, welches eingespritzt, eingepreßt oder
eingegossen ist. In jedem Falle kann eine Form verwendet werden, welche eine exakte
Lagefixierung der Permanentmagneten 10, 11, 12 und 13 gewährleistet, so daß eine
exakt reproduzierbare Anordnung mit hoher Zuverlässigkeit gewährleistet ist.
-
Die äußere Form der Umhüllung 14 ist natürlich nicht auf die dargestellte
Kreisringform festgelegt, vielmehr besteht gemäß der Erfindung der große Vorteil,
daß die Umhüllung 14 in ihrer Form allen denkbaren Erfordernissen eines Maschinentyps
angepaßt werden kann. Beispielsweise können Ausnehmungen wie 16 vorgesehen sein,
die als Gewindebohrungen ausgebildet sein können und zur Befestigung von Lagerschilden,
Bürstenhaltern und ähnlichen Bauelementen dienen. Die Umhüllung 14 kann auch in
Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzbedingungen sowohl in ihrer Materialzusammensetzung
als auch in ihren äußeren Abmessungen derart abgewandelt werden, daß beispielsweise
entweder eine besonders hohe mechanische Festigkeit erreicht wird oder ein zuverlässiger
Korrosionsschutz durch entsprechende Abdeckung der Magnetpole sichergestellt ist.
Es kann weiterhin gemäß der Erfindung auch durch Auswahl eines entsprechenden Kunststoffmaterials
mit besonders geringer Wärmeleitfähigkeit die Umhüllung derart gestaltet werden,
daß gegen verhältnismäßig kurzzeitige Temperatureinflüsse eine gute Abschirmung
sichergestellt istä
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, kann die
Umhüllung 14 beispielsweise an ihrem Außenumfang ringförmige oder anders gestaltete
Vorsprünge 17 aufweisen, die radial nach außen in das Gehäuse 15 derart hineinragen,
daß die Umhüllung 14 gegenüber dem Gehäuse 15 fixiert ist. Derartige Vorsprunge
müssen nicht notwendigerweise über den gesamten Umfang laufen, sie können vielmehr
auch auf einzelne radiale Abschnitte beschränkt sein und können anstatt im Randbereich
auch in der Mitte - in axialer Richtung gesehen - angeordnet werden.
-
Wie insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird eine selbstandige
Baueinheit aus dem Gehäuse 15, a. h. dem entsprechenden Ringabschnitt des gesamten
Gehäuses, weiterhin aus der darin fest angeordneten Umhüllung 14 aus Eunststoffmaterial
mit den darin eingebetteten Permanentmagneten 10 bis 14 sowie den (nicht dargestellten)
Polschuhen gebildet.
-
Diese selbständige Baueinheit läßt sich leicht herstellen, gegebenenfalls
nachbearbeiten und in die entsprechende Maschine einsetzen. Dabei sind die Magnetpole
bereits während der Montage gegen äußere Einflüsse und Beschädigungen gut geschützt.
-
- Patentansprüche -