DE2720282C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rufstromerzeugungs-Anordnung bei einer Teilnehmersprechstelle.

Als Rufstromerzeugungs-Anordnung in Ortsbatterie-Fernsprechsystemen sind sogenannte Kurbelinduktoren bekannt 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 penrnanentmagnetischem Material betindet, welcher über ein Getriebe mittels einer Kurbel in Rotation versetzt wird.

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 20 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 einer für zivile Zwecke bestimmten Teilnehmer-Tischstation, ein relativ kostspieliges Bauteil dar. Während nun bei der bisherigen Verwendung solcher Kurbelinduktoren in Telefoniegeräten für militärische Zwecke weder die quaderförmige 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.

Der 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 konventionelles Gehäuse einer Teilnehmer-Tischstation, wie sie bei modernen Zentralbatterie-Fernsprechsystemen üblich ist, eignet, um diese für ein Ortsbatterie-Fernsprechsystem verwenden zu können, wobei aus wirtschaftlichen Gründen das hohe Herstellungskosten verursachende Getriebe vermieden werden soll.

Die 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 stationären, klauenförmigen Polen angeordnet ist und daß ein radialmagnetisierter,

mehrpoliger, im wesentlichen ringförmiger Rotor aus pernianentmagnetischem Material die Gesamtheit der klauenförmigen Pole umfängt und mittels einer mit ihm verbundenen Kurbel drehbar ist

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:

F i g. 1 eine Ansicht einer Teilnehmer-Tischstation mit anstelle der üblichen Wählvorrichtung eingebauter Rufstromerzeugungs- Anordnung,

Fig.2 einen radialen Querschnitt durch eine Rufstromerzeugungs-Anordnung,

F i g. 3 eine Abwicklung eines Teils des Stators,

Fig.4 eine Abwicklung eines Teils des Rotors zur Darstellung der Polanordniing,

F i g. 5 eine Abwicklung eines Teils des Stators eines weiteren Ausführungsbeispiels,

F i g. 6 eine Abwicklung eines Teils des Rotors eines weiteren Ausführungsbeispiels zur Darstellung der Polanordnung,

F i g. 7 einen Schnitt durch einen Teil des Rotors zur Darstellung der Polanordnung.

In allen Zeichnungen sind für einander entsprechende Teile die gleichen Hinweiszeichen verwendet Die Zeichnungen sind nicht maßstäblich gezeichnet

Während bisher bekannte Rufstromerzeugungs-Anordnungen für Ortsbatterie-Fernsprechsysteme, sogenannte Kurbelinduktoren, im wesentlichen quaderförmige Bauart aufweisen, zeichnet sich die Erfindung durch einen im wesentlichen zylindrischen, rotationssymmetrischen Aufbau aus, wobei die axiale Ausdehnung kleiner ist als der Außendurchmesser der Anordnung.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Ansicht einer Teilnehmer-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.

Fig.2 zeigt einen radialen Querschnitt durch die Rufstromerzeugungs-Anordnung 3. die Rufstromerzeugungs-Anordnung 3 ist in einem Gehäuse & 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 Der Stator 8 weist ein unteres Statorblech 9 und ein oberes Statorblech 10 auf. Zwischen den beiden Statorblechen 9 und 10 ist eine Anzahl von beispielsweise zwanzig Klauenpolen 11 angeordnet. Jeder dieser Klauenpole 11 besteht dabei aus einem Paket von etwa U-förmigen Blechstanzteilen, weiche zwischen dem unteren und dem oberen Statorblech 9 bzw. 10 gleichliegend geschichtet angeordnet sind. Die beispielsweise etwa sternförmig gestalteten Statorbleche 9 und 10 weisen rechteckig ausgestanzte Löcher auf, durch welche die Enden der Innenschenkel 12 der einander benachbarten Polbleche des betreffenden Pakets gesteckt und z. B. durch Vernieten oder Verstemmen befestigt sind. Damit wird neben der mechanischen Verbindung ein guter magnetischer Schluß zwischen den Innenschenkeln 12 der 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-Pakele gebildeten Klauenpole U 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

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

ίο für den inneren Teil der Lagerbuchse 7 ein gute Gleiteigenschaften aufweisender Kunststoff vorgesehen, beispielsweise DELRIN. Die Achse 17 ist in einem Rotorkörper 18 eingepreßt Die Kurbel 4 ist an einem gegen die Peripherie des Rotorkörpers 18 angeordne-

ten Ansatz 19 befestigt Vorzugsweise ist der Griff der Kurbel 4 um eine im Ansatz 19 starr eingepreßte, in F i g. 4 nicht bezeichnete Achse drehbar gelagert

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-Magnetsystem 21 befestigt ist Das Rotor-Magnetsystem 7Ί besteht aus einem Permanentmagnetsystem 22 und einem magnetisehen Rückschluß 23.

F i g. 3 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Stators 8. Die L «,mellierung der Polklauen ergibt eine Verminderung der Wirbelstromverluste gegenüber massiven Polklauen. Die aus etwa U-förmigen Blechstanzteilen mehrfach geschichteten Polklauen umfassen in wechselnder Richtung die stationäre Wicklung und werden durch einander entsprechende nutenförmige Ausnehmungen an den Flanschen und an der inneren Zylinderfläcbe des Spulenkörper 15 positioniert Die Statorbleche 9 und 10 weisen rechteckig ausgestanzte Löcher auf, durch welche die Enden der Innenschenkel 12 der einander 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 sein, und die Sternenden 9a bzw. 10a können dann rechtwinklig so abgebogen sein, daß sie die PolUauen 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.

so F i g. 4 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Rotors 16 zur Darstellung der Polanordnung des Permanentmagnetsystems 22. Als Permanentmagnetsystem 22 eignet sich vorzugsweise ein wenigstens annähernd ringförmiger isotroper Bariumferrit-Magnet bevorzugt mit PHaaordnung an der inneren zylindrischen Mantelfläche und mit im wesentlichen radialer Magnetisierung, wobei Nord- und SSdpole einander abwechseln. Noch höhere Leistung erhält man durch Verwendung eines Permanentmagnetsystems 22, welches aus handelsüblichen Schalenmagneten im anisotropen Bariumferrit mit radialer Vorzugsrichtung zusammengesetzt ist Dabei sind die zylindrischen Außenflächen der einzelnen Schalen so in einem Eisenring, welcher als magnetischer Rückschluß 23 in Fig.2 dient, befestigt daß ihre zylindrischen Innenflächen sich zu einer geschlossenen Zylinderfläche ergänzen. Auf dieser Zylinderfläche sind die einzelnen Magnetpole mit radialer Magnetisiemng angeordnet

Fi g. 5 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Stators eines weiteren Ausführungsbeispiels. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 entfallen hier die Pollappen 9a und 10a. Da die Breite der Klauenpole im Verhältnis zur Breite der Magnetpole relativ klein s gewählt wurde, um die magnetische Streuung zwischen den benachbarten Klauenpole klein zu halten, würde ein solcher Stator gemäß F i g. 5 mit einem Rotor gemäß F i g. 4, d. h. mit achsparalleler Polrichtung, kombiniert, eine stark von der Sinusform abweichende Leerlaufspannung ergeben. Bei einer solchen Anordnung wären auch die magnetischen Klebkräfte relativ groß.

Fig.6 zeigt eine Abwicklung eines Teils des Rotors eines weiteren Ausführungsbeispiels zur Darstellung der Polanordnung. Eine erhebliche Verbesserung sowohl in bezug auf die Kurvenform der abgegebenen Spannung als auch in bezug auf die Kleinhaltung der magnetischen Klebkräfte wird mit einer schiefen Polanordnung im Rotor gemäß F i g. 6 erreicht. Die Magnetpole des Permanentmagnetsystems 22^; sind hier unter einem spitzen Winkel « zur Rotorachse ausgerichtet, wobei der Tangens des Winkels λ annähernd gleich oder kleiner ist als das Verhältnis von Breite ßzu Länge Leines Magnetpols.

F i g. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Teil des Rotors.

Das Permanentmagnetsystem 22 weist abwechselnd Nordpole Λ/und Südpole 5 auf mit radialer Magnetisierung, gemäß den eingetragenen Pfeilen. Umgeben ist das Permanentmagnetsystem 22 von einem weichmagnetischem Rückschluß 23.

Eine vorteilhafte Ausführung weist bei insgesamt zwanzig Magnetpolen einen Statoraußendurchmesser von etwa 60 mm und einen Rotoraußendurchmesscr am Rückschlußring 23 von etwa 75 mm auf, wobei die axiale Länge je etwa 25 mm beträgt. Die ganze Rufstromerzeugungseinrichtung 3 nach F i g. 2 weist dabei einen Außendurchmesser von etwa 85 mm und eine Länge in axialer Richtung von etwa 40 mm auf.

Die beschriebene Riifstromerzeugungseinrichtung 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 nach Fig. 1.

Als ein den technischen Forischritt begründender weiterer Vorteil der beschriebenen Lösung ergibt sich deren hoher Gesamtwirkungsgrad. Während bei bekannten mit Getriebe ausgerüsteten Kurbelinduktoren Wirkungsgrade von etwa 25 bis 33% gemessen werden, zeichnet sich die beschriebene Lösung durch einen Wirkungsgrad von etwa 70% aus.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche;

1. Rufstromerzeugungs-Anordnung bei einer Teilnehmersprechstelle eines Ortsbatterie-Fernsprechsystems mit einer stationären Wicklung und einem permanentmagnetischen Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Wicklung (14) als Ringspule ausgebildet und innerhalb einer Mehrzahl von stationären, klauenförmigen Polen (11) angeordnet ist und daß ein radialmagnetisierter, mehrpoliger, im wesentlichen ringförmiger Rotor (21) aus permanentmagnetischem Material die Gesamtheit der klauenförmigen Pole umfängt und mittels einer mit ihm verbundenen Kurbel (4) drehbar is L

2. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die klauenförmigen PoIe(Il) lamelliert sind.

3. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder öet klauenförmigen Pole (U) aus einem Paket U-förmiger Biechstanzteiie besteht, welche durch zwei Statorbleche (9, 10) formschlüssig verbunden sind.

4. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die klauenförmigen Pole (11) durch nutenförmige Ausnehmungen an den Flanschen des Spulenkörpers

(15) der stationären Wicklung (14) positioniert sind.

5. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den klauenfömigen Polen (11) Pollappen (9a, 10a) der Statorbleche (9,10)^ugeordnet sind.

6. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der permanentmagnetische Rotor (16) in einer in einem schalenförmigen Gehäuse (6) zentral angeordneten Lagerbuchse (7) drehbar gelagert ist

7. Rufslromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16) ein Permanentmagnetsystem (22) mit einem wenigstens annähernd ringförmigen, isotropen Bariumferrit-Magnet aufweist.

8. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16) ein Permanentmagnetsystem (22) aufweist, welches aus Schalenmagneten aus anisotropem Bariumferrit mit radialer Vorzugsrichtung zusammengesetzt ist

9. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 7 öder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem (22) innerhalb eines ringförmigen magnetischen Rückschlusses (23) angeordnet ist

10. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Permanentmagnetsystems (22) mit ihrer Längsrichtung ^ parallel zur Achse (13) des Rotors

(16) angeordnet sind (Fig. 4).

11. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Permanentmagnetsystems (22') mit ihrer Längsrichtung (L) so unter einem spitzen Winkel tx zur Rotorachse ausgerichtet sind, daß der Tangens dieses Winkels höchstens gleich dem Verhältnis von Breite (B) zu Länge (L) eines Magnetpols ist.

12, Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Anordnung kleiner ist als ihr Außendurchmesser.

13. Rufstromerzeugungs-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ein Gehäuse (6) aufweist, dessen Außenabmessungen wenigstens annähernd dem Durchmesser einer Wähleinrichtung einer Tisch-Teilnehmerstation eines Zentralbatterk-Fernsprechsystems entsprechen..