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Rufstromerzeugungs-Anordnung bei einer Teilnehmersprech-
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stelle.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich'auf eine Rufstromerzeugngs-Anordnung
bei einer Teilnehmersprechstelle.
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Als Rufstromerzeugungs-Anordnung in Ortsbatte rie-2ernsprechsystemen
sind sogenannte Kurbelinduktoren bekannt.
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Bei diesen Kurbelinduktoren wird mittels einer Kurbel über ein Getriebe
der Rotor eines dynamo-elektrischen Generators in Bewegung gesetzt. Während früher
ein bewickelter, mit Schleifringen zur Stromabnahme versehener Rotor in einem von
einem hufeisenförmigen Permanentmagneten erzeugten Magnetfeld angeordnet war, ist
man in neuerer Zeit dazu übergegangen, eine stationäre Wicklung vorzusehen, innerhalb
welcher sich ein Rotor aus permanentmagnetischem Material befindet, welcher über
ein Getriebe mittels einer Kurbel in Rotation versetzt wird.
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Kurbelinduktoren bekannter Art mit einem mittels Kurbel über eine
doppelte Zahnradübersetzung in Drehung versetzbaren zweipoligen permanentmagnetischen
Rotor gestatten die 'Erzeugung von etwa 2 bis 5 W Leistung und dies bei einer
Frequenz
von etwa 2C bis 30 Hz. Ein bekannter Kurbelinduktor weist bei einer etwa quaderförmigen
Bauart ein Gewicht von etwa 1 kp auf. Er stellt, verglichen mit den Herstellungskosten
eier für zivile Zwecke bestimmten Teilnehmer-Tischstation, ein relativ kostspieliges
Bauteil dar. Während nur, bei der bisherigen Verwendung solcher Kurbelinduktoren
in Teefoniegeräten für militärische Zwecke der die quaderför!nige Bauart noch der
hohe Herstellungspreis besonders schwer wiegen, trifft dies nicht mehr zu, wenn
man einen solchen Kurbelinduktor in einer für zivile Zwecke bestimmten Teilnehmer-Tischstation
anwenden möchte.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Rufstromerzeugungs-Anordnung für eine Teilnehmersprechstelle eines Ortsbatterie-Fernsprechsystems
zu schaffen, welche die genannten Nachteile überwindet und welche sich dank ihrer
vorteilhaften Gestalt sowie dank ihrer geringen Herstellungskosten auch für den
Einbau in ein konventione'les Gehäuse einer Teilnehrner-Tiächstation, wie sie bei
modernen Zentralbatterie-Fernsprechsystetren üblich ist, eignet, um diese für ein
Ortsbatterie-Fernsprechsystem verwenden zu können, wobei aus wirtschaftlichen Gründen
das hohe Herstellungskosten verursachende Getriebe vermieden werden soll.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rufstromerzeugungs-Anordnung
bei einer Teilnehmersprechstelle eines Ortsbatterie-Fernsprechsystems mit einer
stationären Wicklung und einem permanentmagnetischen Rotor, welche dadurch gekennzeichnet
ist, dass die stationäre Wicklung als Ringspule ausgebildet und innerhalb einer
Mehrzahl von stationaren, klauenförmigen Polen angeordnet ist und ein radialmagnetisierter,
mehrpoliger, in wesentlichen ringförmiger Rotor aus permanentmagnetischem Material
die Gesatntheit der klauenförmigen Pole umfang und der Rotor mittels einer mit inn
verbundenen Kurbel drehbar ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 eine Ansicht einer Teilnehmer-Tischstation
mit anstelle der üblichen Wählvorrichtung eingebauter Rufstromerzeugungs-Anordnung;
Fig. 2 einen radialen Querschnitt durch eine Rufstromerzeugungs-Anordnung; Fig.
3 eine Abwicklung eines Teils des Stators; Fig. 4 eine Abwicklung eines Teils des
Rotors zur Darstellung der Polanordnung; Fig. 5 eine Abwicklung seines Teils des
Stators eines weiteren Ausführungsbeispiels; Fig. 6 eine Abwicklung eines Teils
des Rotors eines weiteren Ausführungsbeispiels zur Darstellung der Polanordnung;
Fig. 7 einen Schnitt durch einen Teil des Rotors zur Darstellung der Polanordnung.
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In allen Figuren sind für sich entsprechende Teile die gleichen Hinweiszeichen
verwendet. Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet.
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Während bisher bekannte Rufstromerzeugungs-Anordnungen für Ortsbatterie-Fernsprechsysteme,
sogenannte Kurbelinduktoren, im wesentlichen quaderförmige Bauart aufweisen, zeichnet
sich die erfindungsgemässe Anordnung durch einen im wesentlichen zylindrischen,
rotationssymmetrischen Aufbau aus, wobei die axiale Ausdehnung kleiner ist als der
Aussendurchmesser der Anordnung.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Ansicht einer Teilnerimer-Tischstation
1 in deren Stationsgehäuse 2 anstelle der sonst üblichen Wähleinrichtung eine Rufstromerzeugungs-Anordnung
3 eingebaut ist. Die Rufstromerzeugungs-Anordnung 3 ist mit einer Kurbel 4 ausgerüstet.
Auf etwa gabelförmig ausgebildeten Stützen des Stationsgehäuses 2 liegt das zur
Tischstation 1 gehörende Mikrotelefon 5 auf.
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Die Fig. 2 zeigt einen radialen Querschnitt durch die Rufstromerzeugungs-Anordnung
3. Die Rufstromerzeugungs-Anordnung 3 ist in einem Gehäuse 6 -untergebracht, welches
eine rotationssymmetrische, schalenförmige Gestalt aufweist. Der zentrale Teil des
Gehäuses 6 ist dabei als Lagerbuchse 7 ausgebildet. Im Gehäuse 6 ist ein Stator
8 starr eingebaut.
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Der Stator 8 weist ein unteres Statorblech 9 und ein oberes Statorblech
10 auf. Zwischen den beiden Statorblechen 9 und 10 ist eine Anzahl, beispielsweise
20, Rlauenpole 11 angeordnet. Jeder dieser Klauenpole besteht dabei aus einem Paket
von etwa U-förmigen Blechstanzteilen, welche zwischen dem untere sld dem oberen
Statorblech 9 beziehungsweise
10 angeordnet sind. Die beispielsweise
etwa sternförmig gestalteten Statorbleche 9 und 10 weisen rechteckig ausstanzte
Löcher auf, durch welche die inneren Schenkelenden 12 der gegenüberliegenden Polbleche
gesteckt und z.B. durch Vernieten oder Verstemmen befestigt sind. Damit wird neben
der mechanischen Verbindung ein guter magnetischer Schluss zwischen den Innenschenkeln
aer als Polklauen wirkenden Polbleche entgegengesetzter Polarität hergestellt. Die
parallel zur Blechebene verlaufende Mittelebene jedes Paketes von Polblechen verläuft
dabei durch die Rotationsachse 13 der ganzen Anordnung. Die durch diese Polblech-Pakete
gebildeten Klauenpole 11 sind in Fig. 2 in einem radialen Schnitt gezeichnet. Eine
als Ringspule ausgebildete stationäre Wicklung 14 ist auf einen von den Klauenpolen
umfassten Wickelkörper 15 gewickelt und im Stator 8 fixiert.
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Die Rufstromerzeugungs-Anordnung 3 weist ferner einen Rotor 16 mit
einer Achse 17 auf, welche in der Lagerbuchse 7 des Gehäuses 6 drehbar gelagert
ist. Vorzugsweise wird für das Gehäuse 6 oder zumindest für den inneren Teil der
Lagerbuchse 7 ein gute Gleiteigenschaften aufweisender gunststoff vorgesehen, beispielsweise
DELRIN. Die Achse 17 ist in einem Rotorkörper 18 eingepresst. Die Kurbel 4 ist an
einem gegen die Peripherie des Rotorkörpers 18 angeordneten Ansatz 19 befestigt.
Vorzugsweise ist der Griff der Kurbel 4 um eine im Ansatz 19 starr eingepresste,
in Fig. 3 nicht gezeichnete Achse drehbar gelagert.
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Der Rotorkörper 18 deckt das schalenförmige Gehäuse 18 so ab, dass
nur ein aus Toleranzgründen erforderlicher schmaler Spalt freibleibt. Der Rotorkörper
18 weist einen Kragen 20 auf, auf dessen zylindrischer Innenseite ein Rotor-agnetsystem
21 befestigt ist. Das Rotor-Magnetsystem 21 besteht aus einem Permanentmagnetsystem
22 und einem magnetischen Rücksohluss 23.
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Die Fig. 3 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Stators 8.
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Die Lamellierung der Polklauen ergibt eine Verminderung der Wirbelstromverluste
gegenüber massiven Polklauen. Die aus etwa U-förmögen Blechstanzteilen mehrfach
geschichteten Polklauen umfassen in wechselnder Richtung die stationäre Wicklung
und werden durch entsprechende nutenförmige Ausnehmungen an den Flanschen und der
inneren Zylinderfläche des Spulenkörpers 15 positioniert. Die Statorbleche 9 und
10 weisen rechteckig ausgestanzte Löcher auf, durch welche die inneren Schenkelenden
12 der gegenüberliegenden Polklauen gesteckt und z.B. durch Vernieten oder Verstemmen
befestigt sind. Die zur Verbindung der Polklauen dienenden Statorbleche 9 und 10
können etwa sternförmig gestanzt und die Sternenden 9a bzw.
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lOa rechtwinklig so abgebogen sein, dass sie die Polklauen an der
Wurzel ihrer Polflächen teilweise überlappen und damit selbst einen Teil der Klauenpole
bilden. Damit ergibt sich eine grössere Gestaltungsfreiheit für die Form der Polflächen
vor allem zur Verminderung der magnetischen Klebekräfte, um so ein kleineres Anlaufmoment
bzw. ein gleichmässigeres Drehmoment
für den Kurbelantrieb zu
erreichen.
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Die Fig. 4 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Rotors 16 zur Darstellung
der Polanordnung des Permanentmagnetsyste.»s 22. Als Permanentmagnetsystem 22 eignet
sich vorzugsweise ein wenigstens annähernd ringförmiger isotroper Bariumferrit-Maget,
bevorzugt mit Polanordnung an der inneren zylindrischen Mantelfläche und mit im
wesentlichen radialer Magnetisierung, wobei I10rd- und Südpole abwechseln. Noch
höhere Leistung erhält man durch Verwendung eines Permanentmagnetsystems 22, welches
aus handelsüblichen Schalenmagneten aus anisotropem Barlumferrit mit radialer Vorzugsrichtung
zusammengesetzt ist. Dabei sind die zylindrischen Aussenflächen der einzelnen Schalen
so in einem Bisenring, welcher als magnetischer Rückscluss 23 dient, befestigt,
dass ihre zylindrischen Innenflächen sich zu einer geschlossenen Zylinderfläche
ergänzen. Auf dieser Zylinderfräche sind die einzelnen Magnetpole mit radialer Magnetisierung
angeordnet.
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Die Fig. 5 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Stators eines weiteren
Ausführungsbeispiels. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 entfallen
hier die Pollappen 9a und lOa. Da die Breite der Klauenpole im Verhältnis zur Breite
der Magnetpole relativ klein gewählt wurde, um die magnetische Streuung zwischen
den benachbarten Klauenpole klein zu halten, würde ein solcher
Stator
gemäss Fig. 5 mit einem Rotor gemäss Fig. 4, d.h.
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mit achsparalleler Polrichtung, kombiniert, eine stark von der Sinusform
abweichende Leerlaufspannung ergeben.
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Bei einer solchen Anordnung wären auch die magnetischen Klebekräfte
relativ gross.
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Die Fig. 6 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Rotors eines weiteren
Ausfwhrungsbeispiels zur Darstellung der Polanordnung. Eine erhebliche Verbesserung
sowohl in bezug auf die Kurvenform der abgegeDenen Spannung als auch in bezug auf
die Kleinhaltung der magnetischen Klebekräfte wird mit einer schiefen Polanordnung
im Rotor gemäss Fig. 6 erreicht. Die Magnetpole des Permanentmagnetsystems 22' sind
hier unter einem spitzen Winkel o( zur Rotorachse ausgerichtet, wobei der Tangens
dieses Winkels annähernd gleich oder kleiner ist als das Verhältnis von Breite B
zu Länge L eines Magnetpols.
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Die Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Teil des Rotors 16. Das
Permanentmagnetsystem 22 weist abwechselnde Nord-und Südpole N bzw. S auf mit radialer
Magnetisierung, gemäss den eingetragenen Pfeilen. Umgeben ist das Permanentmagnetsystem
22 von einem weichmagnetischem Rufckschluss 23.
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Eine vorteilhafte Ausführung weist bei insgesamt 20 Magnetpolen einen
Statoraussendurchmesser von etwa 60 mm und einen Rotoraussendurchmesser am Rückschlussring
23 von etwa 75 mmauf, wobei die axiale Länge je etwa 25 mm beträgt. Die
ganze
Rufstromerzeugungseinrichtung 3 weist dabei einen Aussendurchmesser von etwa 85
ii6T und eine Länge in axialer Richtung von etwa 40 mm auf.
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Die beschriebene Rufstromerzeugungseinrichtung 3 erweist sich dadurch,
dass ihre axiale Ausdehnung kleiner ist als ihr Durchmesser als besonders vorteilhaft
geeignet für den Einbau in ein Stationsgehäuse 2 einer an sich bekannten Teilnehmer-Tischstation
(siehe Fig. 1).
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Als ein weiterer, den technischen Fortschritt begründender Vorteil
der beschriebenen Lösung ergibt sich deren hoher Gesamtwirkungsgrad. Während bei
bekannten, mit Getriebe ausgerüsteten, Kurbelinduktoren Wirkungsgrade von etwa 25
bis 33 C'0 gemessen werden, zeichnet sich die beschriebene Lösung durch einen Wirkungsgrad
von etwa 70 %0 aus.
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Patentanspruchis:
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