DE264032C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVr 264032 KLASSE 21 d. GRUPPE- JVr 264032 CLASS 21 d. GROUP

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. Dezember 1912 ab.Patented in the German Empire on December 6, 1912.

Mit permanenten Erregermagneten werden besonders kleine Synchron-Maschinen ausgerüstet, wie sie z. B. für Meßgeräte Verwendung finden, so z. B. als Motor beim Oszillographen und als Generator für Ferntachometer, wobei allerdings der Synchron-Generator meist als Induktor bezeichnet wird. Bei derartigen Motoren findet man immer Erregermagnete aus Flachstahl o. dgl., und zwar meistParticularly small synchronous machines are equipped with permanent excitation magnets, how they z. B. for measuring instruments use, so z. B. as an oscilloscope motor and as a generator for remote tachometers, although the synchronous generator is usually referred to as an inductor. With such Motors can always be found with excitation magnets made of flat steel or the like, mostly

ίο in Hufeisenform. Diese sind jedoch ein ungeschicktes Konstruktionselement, da sie keine rationelle Raumausnutzung gestatten und nicht durch Drehen oder Stanzen hergestellt werden können. Aus diesem Grunde findet man fast immer die permanenten Magnete um die Wicklung herum angeordnet. Will man dann, um die Schleifringe zu vermeiden, nicht die Wicklung, sondern die Erregermagnete rotieren lassen, so nimmt das Trägheitsmoment der bewegten Masse eine zuweilen recht unwillkommene Größe an.ίο in horseshoe shape. However, these are a clumsy one Construction element, as they do not allow any rational use of space and not can be made by turning or stamping. For this reason one finds almost always the permanent magnets are arranged around the winding. Then do you want to avoid the slip rings, not the Winding, but let the exciter magnets rotate, the moment of inertia decreases moved masses to a sometimes quite unwelcome size.

Die vorliegende Erfindung gestattet eine rationelle Anordnung der permanenten Magnete im Innern der Wicklung, d. h. nach Art eines auf die Achse aufgekeilten Erregerpolrades. Die Figur zeigt die Entwicklung der Pole und der Magnetschenkel aus der bekannten Form I über II und III zu der neuen Form IV, und die Zeichnung ist so zu verstehen, daß das ganze Polrad nach IV ausgebildet wird.The present invention allows an efficient arrangement of the permanent magnets inside the winding, d. H. like an exciter pole wheel wedged onto the axis. The figure shows the development of the poles and the magnet legs from the known Form I. via II and III to the new form IV, and the drawing is to be understood in such a way that the whole pole wheel is designed according to IV.

Die Polform nach I entspricht etwa derjenigen, wie sie sich bei Magneten "aus Flachstahl ergibt. Die Ausbildung nach II gestattet eine starke Herabsetzung der Sättigung im Luftschlitz und damit eine Verminderung des magnetischen Widerstandes. Zudem ist bei dieser Polform bekanntermaßen die Sinusform der Wechselstromkurven besser zu erreichen wie bei der Polform nach I. Die Form III unterscheidet sich gegen II nur 4P durch eine weitere Verminderung des magnetischen Widerstandes und damit durch eine bessere Ausnutzung des gegebenen Raumes.The pole shape according to I corresponds roughly to that of magnets made of flat steel results. The training according to II allows a strong reduction in saturation in the air slot and thus a reduction in magnetic resistance. In addition, is With this pole shape it is known to better achieve the sinusoidal shape of the alternating current curves as with the pole shape according to I. The shape III differs from II only 4P by a further reduction of the magnetic resistance and thus by a better utilization of the given space.

Eine weitere Verfolgung des Entwicklungsgedankens führte zur Form IV der vorliegen- den Erfindung. Bekanntlich gilt für einen magnetischen Kreis das GesetzA further pursuit of the development concept led to Form IV of the present the invention. It is well known that the law applies to a magnetic circuit

(i) . K = Φ W, (i). K = Φ W,

wo K die ganze Koerzitivkraft des Magneten, Φ den gesamten Kraftlinienfluß und W den magnetischen Widerstand des ganzen Kreises bedeutet. Die Koerzitivkraft der Stahlmagnete ist von deren Länge abhängig und dem erreichten Härtegrad. Sieht man von letzterem vorläufig ab, so kann man schreibenwhere K is the total coercive force of the magnet, Φ is the total flux of lines of force and W is the magnetic reluctance of the whole circle. The coercive force of the steel magnets depends on their length and the degree of hardness achieved. If one disregards the latter for the time being, one can write

(2)(2) K — kl,K - kl,

wo k die Koerzitivkraft pro Längeneinheit und I die Länge des Magneten bedeutet. Man sieht daraus, daß eine Zickzackanordnung, wie sie in der Figur bei IV dargestellt ist, die Koerzitivkraft des Magneten durch Vergrößerung seiner magnetischen Länge wesentlich erhöht. Es ist jedoch ganz augenfällig, daß der magnetische Widerstand nicht nur durch die zunehmende Länge I steigt, sondern auch durch Verminderung des magnetischen Quer-^. schnittes bei der Ausbildung der Zickzackform. Je öfter man bei einem bestimmten Durchmesser zur Verlängerung der Magnet-where k is the coercive force per unit length and I is the length of the magnet. It can be seen from this that a zigzag arrangement, as shown in the figure at IV, significantly increases the coercive force of the magnet by increasing its magnetic length. However, it is quite obvious that the magnetic resistance increases not only as a result of the increasing length I , but also as a result of the decrease in the magnetic transverse ^. cut in the formation of the zigzag shape. The more often a certain diameter is used to extend the magnet

achse hin und' her geht, desto kleiner muß notwendig der Stahlquerschnitt werden. Ist der gesamte Widerstand im Stahl W_s, so kann man schreibenaxis goes back and forth, the smaller the steel cross-section must necessarily be. If the total resistance in the steel is W _s , one can write

₍₃₎₍₃₎ _Ws = af(l), _Ws = af (l),

wo α eine Konstante bedeutet. Bedenkt man ferner, daß der gesamte Widerstand W [in Gleichung (i)] aus dem Widerstand im ίο Stahl W_x, aus dem Luftwiderstand Wi beim Übergang vom Rotor zum Stator und vom Stator zum Rotor und We dem Widerstand im Statoreisen besteht, so kann man Gleichung (i) schreibenwhere α means a constant. If one also considers that the entire resistance W [in equation (i)] consists of the resistance in the ίο steel W _x , of the air resistance Wi at the transition from the rotor to the stator and from the stator to the rotor and We the resistance in the stator iron, so can to write equation (i)

(4) K = Φ (W_x + W₁ + W_E)
und mit Gleichung (2) und (3) (4) K = Φ (W _x + W ₁ + W _E )
and with equations (2) and (3)

(5) kl = Φ[αΠΙ) + δ],(5) kl = Φ [αΠΙ) + δ],

wobei in b die für die Berechnung einer bestimmten Ausführung konstanten Eisen- bzw. Luftwiderstände zusammengefaßt sind. Es ist dann nach Gleichung (5)where in b the constant iron or air resistances for the calculation of a certain design are summarized. It is then according to equation (5)

Ι(Λ φ ₌ ^l Ι (Λ φ ₌ ^ l

af{l) + baf {l) + b

und man erhält den maximalen Kraftlinienfluß dann, wenn man in bekannter Weise aus der Gleichungand you get the maximum flux of lines of force if you work in a known manner the equation

klkl

(7)(7)

dldl

dd

α f (I) + bα f (I) + b
dldl

die Magnetlänge I ausrechnet.calculates the magnet length I.

Bei der Anordnung der Zickzackmagnete hat man selbstverständlich darauf zu achten, daß der Abstand zwischen zwei Punkten verschiedenen magnetischen Potentials, z. B. den Punkten m und n, genügend groß ist, damit keine wesentlichen Verluste durch Streuung entstehen. Dies wird durch die in der Figur angedeutete Keilform der Luftzwischenräume nicht nur zwischen den Polschenkeln, sondern auch zwischen den Seiten der Zickzacke unter sehr vorteilhafter Raumausnutzung erreicht, da hierbei der Abstand zwischen zwei Punkten verschiedenen Potentials mit der Potentialdifferenz wächst und der für den aktiven Stahl übrig bleibende Raum der denkbar größte wird, der verlorene Luftraum aber möglichst klein wird.When arranging the zigzag magnets one has of course to ensure that the distance between two points of different magnetic potential, z. B. the points m and n, is sufficiently large so that no significant losses arise through scattering. This is achieved by the wedge shape of the air gaps indicated in the figure, not only between the pole legs, but also between the sides of the zigzags with very advantageous use of space, since the distance between two points of different potential increases with the potential difference and that for the active steel increases The remaining space becomes the largest imaginable, but the lost air space becomes as small as possible.

Ein Polrad mit Polschuhen nach Form IV wäre ein ziemlich schwieriger Fabrikationsteil, wollte man dasselbe aus einem Stück herstellen. Eine zweckmäßige Ausbildung dieser Polform erhält man jedoch, wenn man das Polrad aus Stahlblechen zusammensetzt, ähnlich wie bei den gewöhnlichen Motorankern.A pole wheel with pole pieces according to Form IV would be a rather difficult production part, you wanted to make the same thing from one piece. A practical training of this However, the pole shape is obtained when the pole wheel is assembled from sheet steel, similarly as with the ordinary motor armatures.

Claims

Patent-to sayings:

1. Synchronous motor or generator with permanent exciter magnets, which by Stamping o. The like. Can be produced, characterized in that the magnet legs zigzag (IV) are designed, for the purpose of increasing the coercive force of the magnet with the magnet length.

2. Synchronous motor or generator according to claim 1, characterized in that the ratio of magnet length to magnetic resistance of the circuit is chosen in this way becomes, as it corresponds to the highest attainable number of lines of force.

3. Synchronous motor or generator according to claim 1 and 2, characterized in that that the distances between points of different magnetic potentials increase with the potential difference, for Purposes to make the lost air space small.

For this purpose ι sheet of drawings.