DE373243C

DE373243C - Magnetic electric machine with fixed magnet and fixed armature and a rotating body

Info

Publication number: DE373243C
Application number: DEO11582D
Authority: DE
Original assignee: Olivetti SpA
Current assignee: Olivetti SpA
Priority date: 1920-05-02
Filing date: 1920-05-02
Publication date: 1923-04-09

Description

Magnetelektrische Maschine mit festem Magnet und festem Anker sowie einem Drehkörper. Gegenstand der Erfindung ist eine magnetelektrische Maschine mit festem Magnet und festem Anker sowie einem aus zwei Teilen bestehenden Drehkörper; welcher die Polschuhe des Magnetes und diejenigen des Ankers abwechselnd untereinander in Verbindung setzt.- Gegenüber bekannten Maschinen dieser Art kennzeichnet sich der Erfindungsgegenstand durch eine solche Form der die magnetischen Kraftlinien leitenden Teile des Drehkörpers, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umkehrungen des Kraftliinienflusses unter Abschaltung des Ankers eine unmittelbare Kurzschließung der Magnetpole mittels der leitenden Teile des Drehkörpers erfolgt. Zweckmäßig ist der Drehkörper aus der Achse und zwei je einem Ankerende. zugeordneten Scheiben gebildet, die am Rande mit Ausschnitten derart versehen sind, daß zwei sich diametral gegenüberliegende, bogenförinnge Vorsprünge entstehen; diese beiden Vorsprünge besitzen eine verschiedene Bogenlänge, der breitere entspricht dem Abstand der Kanten der Polstücke, während der schmalere ungefähr dem Abstand zwischen einer der Kanten des Ankerendstückes und der Kante des benachbarten Magnetpolstückes angepaßt ist, und jeder Vorsprung der einen Scheibe ist gegenüber dem gleich ausgebildeten Vorsprung der anderen Scheibe um z8o° versetzt.Magnetic electric machine with fixed magnet and fixed armature as well a rotating body. The invention is a magneto-electric machine with fixed magnet and fixed armature and a rotating body consisting of two parts; which alternate between the pole pieces of the magnet and those of the armature in relation to known machines of this type the subject matter by such a form of the magnetic lines of force conductive parts of the rotating body that between two successive reversals of the force line flow with switching off the armature an immediate short-circuit the magnetic poles takes place by means of the conductive parts of the rotating body. Is expedient the rotating body from the axis and two each one anchor end. assigned disks formed, which are provided on the edge with cutouts such that two diametrically opposite, arched projections arise; have these two protrusions a different arc length, the wider one corresponds to the distance between the edges of the Pole pieces, while the narrower one roughly equals the distance between one of the edges of the armature end piece and the edge of the adjacent magnetic pole piece is adapted, and each protrusion of the one disc is opposite to the identically formed protrusion the other disk offset by z8o °.

Die neue Bauart der magnetelektrischen Maschine besitzt Vorzüge sowohl in magnetelektrischer als auch in mechanischer Beziehung, was an Hand des nachstehend l;eschriebenen Ausführungsbeispieles einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Maschine näher erläutert werden soll. Letztere ist in den Ai;b. i und 2 im Längsschnitt und Seitenansicht veranschaulicht, während Abb. 3 bis 6 schematische Darstellungen sind, die zur Erläuterung der Wirkungsweise dienen.The new type of magneto-electric machine has advantages both in magneto-electric as well as in mechanical relation, which is shown below 1; the described embodiment of a machine designed according to the invention closer should be explained. The latter is in the Ai; b. i and 2 in longitudinal section and side view while Figs. 3 to 6 are diagrams used for explanatory purposes serve the mode of action.

Wie aus Abt. i ersichtlich ist, besteht der drehbare Teil im wesentlichen aus einer umlaufenden Achse, auf welcher voneinander isoliert zwei Scheiken i und 2 sitzen. Letztere können aus Blechen oder aus vollen Stücken gebildet sein und sind in der Nähe ihres Umfanges mit Ausschnitten versehen, so daß sie die aus Abt:. 3 bis 6 ersichtliche Form haben. Zufolge dieser Ausschnitte besitzt jede Scheibe einen schmaleren Vorsprung 3 oder .4 sowie einen breiteren Vorsprung 5 oder 6. .Die einander entsprechenden Vorsprünge sind bei Neiden Scheiben uni 18o° gegeneinander versetzt. Die aus nichtmagnetischem Material teestehende Achse wird an beiden Enden von Lagern 7 und 8 getragen.As can be seen from Section i, the rotatable part essentially consists from a revolving axis on which two sheiks i and 2 sit. The latter can be formed from sheet metal or from solid pieces and are provided with cutouts in the vicinity of their circumference, so that they are those from Abbot :. 3 to 6 have an obvious form. As a result of these cutouts, each disc has a narrower projection 3 or 4 and a wider projection 5 or 6 Corresponding projections are uni 180 ° against each other in Neiden discs offset. The shaft, made of non-magnetic material, is made of tea at both ends supported by bearings 7 and 8.

Der so ausgebildete Drehkörper ist zwischen den Schenkeln eines beispielsweise aus zwei Teileng und io bestehenden Hufeisenmagnetes derart angeordnet, daß die Drehachse senkrecht zur U-förmigen Schnittebene des Magnetes steht. An den Enden der 'Magnetschenkel sind Polstücke i i und 12 angesetzt, die zwischen sich einen Hohlraum einschließen, in dem der Drehkörper mit möglichst geringem Luftspalt umläuft. Der Abstand der an beiden Polkörpern einander gegenüberliegenden Kanten entspricht ungefähr dem Abstandi der Kanten an den breiteren Vorsprüngen 5 und 6.The rotating body formed in this way is, for example, between the legs from two Teileng and io existing horseshoe magnet arranged in such a way that the The axis of rotation is perpendicular to the U-shaped sectional plane of the magnet. At the ends the 'magnet leg are pole pieces i i and 12 attached, which have a Include a cavity in which the rotating body rotates with the smallest possible air gap. The distance between the opposing edges on the two pole bodies corresponds approximately the distance between the edges on the wider projections 5 and 6.

Die Wicklung der Magnetmaschine wird von einem zwischen den beiden Schenkeln des Magnetes fest angeordneten Ankerkern 13 getragen, der in zwei Endstücke i-. und 15 ausläuft, die ebenso wie die Polstücke entsprechend dem Durchmesser der umlaufenden Scheiben ausgedreht sind. Die Endstücke sind ziemlich schmal ausgeführt, so daß sie in einem hinreichenden Abstand von den oberen Rändern der Polstücke i i und 12 bleiben-, dieser Abstand ist ungefähr gleich der Breite der schmaleren Vorsprünge 3 und d. der umlaufenden Scheiben, um bei der Vorbeibewegung dieser Vorsprünge eine Unterbrechung des iiregnetischen Kreises zu vermeiden.The winding of the magnet machine is carried by an armature core 13 which is fixedly arranged between the two legs of the magnet and which is divided into two end pieces i-. and 15 runs out, which, like the pole pieces, are turned out according to the diameter of the rotating disks. The end pieces are made quite narrow so that they remain at a sufficient distance from the upper edges of the pole pieces i i and 12 - this distance is approximately equal to the width of the narrower projections 3 and d. of the rotating discs in order to avoid an interruption of the irregnetic circle when these projections move past.

Die Wicklung 1;esteht aus zwei Spulen i G und 17, von denen die erstere die Niederspannungs-, letztere die Hochspannungsspule bildet. Der Anschluß dieser Spulen finit der Unterbrechungs- und Zündvorrichtung kann in der üblichen Weise geschehen und ist nicht weiter dargestellt.The winding 1; consists of two coils i G and 17, of which the former the low-voltage coil, the latter the high-voltage coil. The connection of this Coils finite the interruption and ignition device can be done in the usual way happened and is not shown further.

Die Wirkungsweise der magnetelektrischen Maschine ergibt sich aus der Betrachtung der in Abb. 3 bis 6 gegebenen schematischen Darstellungen.The mode of operation of the magneto-electric machine results from the consideration of the schematic representations given in Fig. 3 to 6.

Die beiden Scheiben des umlaufenden Teiles 1;ilden gewissermaßen im Raum bewegbare Polstücke des Ankerkernes, mit dein sie aber nur in Kontakt bleil:en während des Zeitraumes, in welchem die Veränderungen und LTrnkehrungen des Kraftlinienflusses stattfinden.The two disks of the rotating part 1; ilden to a certain extent in the Spatially movable pole pieces of the armature core, with which they only stay in contact during the period in which the changes and reversals of the flow of lines of force occur.

Nimmt man an, daß die äußeren Induktionslinien der Magnete vom positiven Pol oder Nordpol zum negativen oder Südpol gerichtet sind und claß das Polstück 1a mit dem Nord-1,ol in Verbindung steht, so gehen, wenn der umlaufende Teil sich in der in Abb. 3 angegebenen Lage befindet, die aus dem Polstück 12 austretenden Kraftlinien durch den Vorsprung 5 des Ringes r über den Vorsprung-1 und (las Endstück 14. in den Kern 13 und nach Eiessen Durchquerung über das Endstück 15 und den Teil 6 des Ringes 2 zum Polstück i i.Assume that the outer induction lines of the magnets are from the positive Pole or north pole are directed towards the negative or south pole and the pole piece 1a with the north 1, ol communicates, so go when the revolving part is up in the position indicated in Fig. 3, which emerge from the pole piece 12 Lines of force through the projection 5 of the ring r over the projection-1 and (read end piece 14. into the core 13 and after egg traversing over the end piece 15 and the part 6 of the ring 2 to the pole piece i i.

Dreht man die Achse um einen gewissen Winkel im Sinne des Pfeiles (Abb.4), so l:leil:t Teil 4. der Scheike i stets mit dem Ende i.[ des Ankerkernes magnetisch verbunden, aber der Teil 5 v erläßt Polstück 12 und gelangt in den Bereich des Polstückes i i. Die Scheibe 2 bleibt dal'ei mit ihrem Teil 6 noch weiter in Deckung mit dein Ende 15 des Ankerkernes, trennt sich jedoch vom Polstück t i, um mit dein Polstück 12 Kontakt herzustellen. Infolgedessen müssen die Induktionslinien im Ankerkern die entgegengesetzte Richtung annehmen, indem sie hei 15 ein- und ],ei 1.4. austreten.If you turn the axis through a certain angle in the direction of the arrow (Fig.4), so l: leil: t part 4. the Scheike i always with the end i. [Of the anchor core magnetically connected, but the part 5 v leaves pole piece 12 and enters the area of the pole piece i i. The disk 2 remains dal'ei with its part 6 still further in Coverage with your end 15 of the armature core, but separates from the pole piece t i make contact with your pole piece 12. As a result, the induction lines must assume the opposite direction in the armature core, in that they are in 15 and], ei 1.4. step out.

Bei weiterer Drehung entfernt sich Teil :l vom Ende 14 des Ankerkernes und gelangt in Gegenüberstellung zum Polstück 12; der Teil 6 der Scheibe :2 trennt sich vom Ende 15 des Kernes, während der andere Vorsprung 3 nun Verbindung finit dem Teil i i herstellt.With further rotation, part: 1 moves away from end 14 of the anchor core and comes in opposition to the pole piece 12; the part 6 of the disc: 2 separates from the end 15 of the core, while the other projection 3 is now connection finite the part i i manufactures.

Der magnetische Kreis ist dann unmittelbar innerhalb des umlaufenden Teiles geschlossen und bleibt geschlossen so lange, als der Vorsprung 4. sich noch nicht von der unteren Kante des Polstückes 12 und ebenso der Vorsprung 3, der im Begriff ist, die Verbindung mit dein Ankerendstück 15 herzustellen, sich noch nicht von der oberen Kante des Polstückes i i getrennt hat.The magnetic circuit is then immediately within the revolving Part is closed and remains closed as long as the projection 4. is still not from the lower edge of the pole piece 12 and also the projection 3, which is in the The term is to establish the connection with your anchor tail 15, not yet separated from the top edge of the pole piece i i.

Setzt man nun die Drehung fort, so gelangt man zu einer Stellung (Abb. 6), die zur Ausgangsstellung symmetrisch ist.If one continues the rotation, one arrives at a position (Fig. 6), which is symmetrical to the starting position.

Es ist zu teeachten, daß die Endstücke 14. und 15 des Ankerkernes jedesmal, wenn sie irt Verbindung mit dein umlaufenden Teil treten, von neuem diie gleiche Polarität annehmen, die sie zuvor bei Trennung von diesem Teil besaßen. Die Betrachtung der Abb. 4 lehrt nämlich, daß das Endstück 14 des Ankerkernes in magnetischer Verbindung finit dein Teil i i ist, bis es von dem Teil .l, des Ringes i verlassen wird, und daß es von neuem in Verbindung mit dem gleichen Teil i i gelangt, sobald der umlaufende Teil sich so weit gedreht hat, daß die Seite 5 des Ringes r gemäß Abb. 6 an dem 'betrachteten Ende r4 des Kernes anliegt.It should be noted that the end pieces 14 and 15 of the anchor core every time they come into contact with your revolving part, they do it again Assume the same polarity as they had when they separated from this part. Consideration of Fig. 4 teaches that the end piece 14 of the anchor core in magnetic connection is finite your part i i until it comes from part .l, of the ring i is left and that it comes back into connection with the same part i i, as soon as the rotating part has rotated so far that the side 5 of the ring r according to Fig. 6 rests against the 'considered end r4 of the core.

Das gleiche ist für (las andere Ende des Kernes 13 der Fäll, wie sich aus Abb. 5 und 6 ergibt.The same is for (read other end of the core 13 of the case, such as yourself from Fig. 5 and 6 results.

Zufolge dieser Bauart weist die Maschine gegenüber anderen Bauarten zunächst ein günstigeres Verhalten in elektrischer Beziehung auf. Die zeitweise Unterbrechung des Kraftlinienflusses vor dessen Umkehrung ergibt 1 ei ;lnderung der Drehzahl eine gewisse Regeiwirkurig für die elektromotorische Kraft und demgemäß für den erzeugten Zündfunken. Da unter sonst gleichen Verhältnissen die zur Entwicklung des vollen Kraftlinienflusses vor der Umkehrung zur Verfügung stehende Zeit nur gering ist, tritt bei wachsender Drehzahl zufolge der Hysteresis des Materials eine Verminderung des Kraftlinienflusses ein, die den E@influß der erhöhten Geschwindigkeit 'kompensiert. Weiterhin besteht der Vorteil, daß selbst bei Anwendung von hohen Drehzahlen eine unzulässige Erwärmung der Ankerwicklung hintangehalten ist. Indem nämlich der Ankerkern während fast der Hälfte der Zeitdauer einer jeden Umdrehung der Wirkung des magnetischen Kraftlinienflusses entzogen wird, so ist er auch weniger der Erwärmung durch parasitäre Ströme ausgesetzt, die sich während der fraglichen Zeit natürlich nicht bilden können. Eine andere günstige Eigenschaft ist darin zu sehen, daß die Wicklung mitsamt dem Kern zwecks Prüfung ihres Zustandes und Austausches bei Schadhaftwerden leicht entfernt werden kann, und zwar nicht nur, ohne die Magnete auseinanderbauen zu müssen, sondern auch, ohne daß es notwendig ist, zu einem besonderen Hilfsmittel zu greifen, um den magnetischen Kreis geschlossen zu halten. Letzteres ist sehr wichtig für die Erhaltung der Magnete. Man braucht in diesem Falle den Drehkörper nur in die Lage zu führen, in welcher er den magnetischen Kreis unmittelbar schließt, d. h. in die Lage der Abb. 5, in die er sich übrigens unter der Wirkung der Anziehungskraft der Magnete sogleich von selbst einstellt, sobald er sich frei drehen kann.As a result of this design, the machine differs from other designs first of all a more favorable behavior in electrical relation. The temporarily Interruption of the flow of force lines before it is reversed results in a change the speed a certain Regeiffekturig for the electromotive force and accordingly for the spark generated. Since all other things being equal, the one for development the time available before the reversal of the full line of force flow is low, the hysteresis of the material occurs as the speed increases Reduction of the flux of the lines of force, which has the effect of the increased speed 'compensated. There is also the advantage that even when using high Speeds an inadmissible heating of the armature winding is prevented. By doing namely, the armature core for almost half the duration of each revolution is withdrawn from the action of the magnetic flux of lines of force, it is also less exposed to heating by parasitic currents that evolve during the period in question Of course, time cannot form. Another beneficial property is in it too see that the winding together with the core for the purpose of checking their condition and replacement can easily be removed if damaged, and not only without the magnets To have to dismantle, but also, without the need for a special one Use tools to keep the magnetic circuit closed. The latter is very important for the maintenance of the magnets. In this case you need the Rotating body only to lead in the position in which it directs the magnetic circuit closes, d. H. in the position of Fig. 5, in which, by the way, he is under the effect the force of attraction of the magnets ceases by itself as soon as it is released can turn.

In mechanischer Hinsicht hat die Bauart gemäß der Erfindung den Vorzug, daß der Drehkörper den bei besonders hohen Umlaufsgeschwindigkeiten auftretenden Beanspruchungen in günstigster Weise gewachsen ist. Die aus nicht magnetischem Material gebildete Achse des Drehkörpers besteht aus einem ununterbrochenen und ungeschwächten Stück und ist durch Bunde verstärkt, an welchen die aus magnetischem Material gebildeten Teile befestigt werden. Letztere können aus Scheiben gebildet werden, die eine dem Durchmesser der Achse entsprechende Bohrung besitzen und nur auf diese aufgeschoben zu werden brauchen. Diese Scheiben bedürfen also keiner besonderen mechanischen Befestigung, um der bei der- Drehung auftretenden Zentrifugalkraft widerstehen zu können. Die Scheiben können ohne weiteres aus dünnen, voneinander isolierten Blechen gebildet werden, und da, wie erwähnt, Schwierigkeiten zufolge der Zentrifugalkraft nicht auftreten, so genügt es, die Scheiben durch einige isolierte Querstifte o. dgl. zu verbinden, die iindessen nichts weiter zu leisten brauchen, als die Bleche in ihrer gegenseitigen.Lage zu sichern. Infolgedessen können bei den umlaufenden Teilen schädliche Erwärmung erzeugende Wirbelströme so gut wie gar nicht auftreten, so daß der Drehkörper auch den Anforderungen magnetelektrischer Art in hohem Maße entspricht.From a mechanical point of view, the design according to the invention has the advantage that the rotating body which occurs at particularly high rotational speeds Has grown stresses in the most favorable way. Those made of non-magnetic material formed axis of the rotary body consists of an uninterrupted and undeakened Piece and is reinforced by collars on which those made of magnetic material Parts are attached. The latter can be formed from disks, which one dem Have the corresponding hole diameter of the axis and only pushed onto this need to become. These discs therefore do not require any special mechanical ones Attachment to withstand the centrifugal force generated during rotation can. The disks can easily be made of thin, mutually insulated metal sheets and there, as mentioned, difficulties due to centrifugal force do not occur, it is sufficient to fasten the washers through a few isolated transverse pins or the like. To connect the like, which, however, need to do nothing more than the metal sheets secure in their mutual situation. As a result, the circulating Eddy currents that cause harmful warming hardly occur at all, so that the rotating body also meets the requirements of a magnet-electric type to a high degree is equivalent to.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Magnet-electric machine with fixed magnet and fixed armature and a rotating body, which the pole pieces of the. Magnet and those of the anchor alternately in connection with each other, marked by such a shape of the parts of the rotating body that conduct the magnetic lines of force, that between two successive inversions of the flow of lines of force there is one Shutdown of the armature and an immediate short-circuiting of the magnetic poles by means of the conductive parts of the rotating body takes place. - _

2. Magnetic electric machine after Claim r, characterized in that on the axis two each associated with one anchor end Slices (r, 2) sit, which are provided with cutouts on the circumference, in such a way that two diametrically opposed arcuate projections, one wider (5, 6), approximately corresponding to the distance between the edges of the pole pieces (1r, 12); and a narrow one (3, 4), about the distance between one of the edges of the anchor end piece and the edge of the adjacent Magnetpolstückes adapted, arise in both Slices are arranged offset from one another by r8o °.