DE634079C - Magnetzuendmaschine - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH'

AUSGEGEBEN AM
19. AUGUST 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 634079 KLASSE 46 c 3 GRUPPE

The Spohn Corporation in Sidney, New York, V. St. A. Magnetzünefmaschine

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. Februar 1935 ab

ist in Anspruch genommen.

Magnetzündmaschinen mit einem umlaufenden Magnetfeld, das aus einer Mehrzahl von permanenten Magneten besteht, die im Kreise um eine gemeinsame Drehachse herum gleichmäßig verteilt und an zwei Endscheiben befestigt sind, hat man bereits vorgeschlagen. Dabei handelt es sich um paarweise derart zu U-förmigen Magneten verbundene Magnetstäbe, daß der eine U-Schenkel den Nordpol

ίο und der andere U-Schenkel den Südpol bildet, damit der im Bereich der Stabmitte angeordnete feststehende Anker beim Kreisen des Magnetfeldes erregt werden kann, wobei die Anzahl der Magnetstäbe immer eine gerade sein muß. Bei einem anderen bekannten Magnetinduktor ist in der Drehachse selbst ein Stabmagnet angeordnet, der an seinem Nordpol und Südpol mit mehreren sich in der Richtung der Drehachse erstreckenden geblätterten Armen versehen ist, welche Polansätze bilden, die auf zur Drehachse koaxialen Flächen liegen. Das umlaufende Magnetfeld ist also durch einen Körper geschaffen, der einem Doppel-T entspricht, dessen Flansche und Flanschansätze (Polansätze) um 90 ° gegeneinander versetzt sind. Auch hier muß die Zahl der Polansätze eine gerade sein. Bei den bekannten Vorrichtungen kann die Zahl der innerhalb des feststehenden Ankers kreisenden Magnetstäbe o. dgl. keine beliebige und insbesondere keine ungerade sein.

Demgegenüber wird gemäß der Erfindung eine Magnetzündmaschine vorgeschlagen, die namentlich auch für Motore von Luftfahrzeugen bestimmt ist und bei welcher der Magnetstabkranz aus einer der Zylinderzahl gleichen Anzahl einzelner selbständiger Stabmagnete mit gleichgerichteten Polen besteht, deren lameliierte Polschuhe den Bereich der Pole nicht überschreiten, wobei außerhalb des umlaufenden Stabmagnetkranzes ein feststehender Anker angeordnet ist, der mit seinem Spulenkern und seiner Spulenachse parallel zur Rotorachse steht und dessen lameliierte Ankerschuhe, die nur die Breite der Magnetpolschuhe haben, diesen gegenüberstehen.

Namentlich für die Verbrennungsmotor e der Luftfahrzeuge ist zu fordern, daß die Magnetzündmaischine· ein möglichst geringes Gewicht hat, gleichwohl aber hinsichtlich ihrer Festigkeit und! Dauerhaftigkeit sowie der Zuverlässigkeit der Wirkung und in bezug auf die Betriebssicherheit die höchsten Anforderungen erfüllt. Der mehrfach gemachte Versuch, die Aufgabe unter enger Anpassung an

besondere Bedingungen der Flugzeugmotore zu lösen, hat bis'jetzt -nur- Teillösungen gebracht, dagegen ist es .noch nicht gelungen, eine einfache,- leichte -und- zuverlässige Magnetzündmaschine zu schaffen, die sich ohne Änderung· ihres Grundaufbaues für Motore mit beträchtlichen Unterschieden in der Zylinderzahl, namentlich auch .für Motore mit ungerader Zylinderzahl als eine einheitliche iö Bauform anwenden läßt. Dieser Erfolg wird durch den Gegenstand der Erfindung so günstig· erreicht, daß das Anpassen der neuen Magnetzündmaschine an die jeweilige Zylinderzahl des Motors nur eine vernachlässigbare Gewichtsänderung herbeiführt, d. h. das Gewicht sich z. B. nur sehr wenig vergrößert, wenn die Zahlt der Zylinder zunimmt. Bei der neuen Maschine kann die Zahl der perma-_c nenten Stabmagnete eine völlig beliebige, so also auch irgendeine ungerade Zahl sein.

An der neuen Maschine läßt sich ohne bemerkenswerte Gewichtszunahme und ohne Beeinträchtigung der Wirkung ferner die Doppelzündung und gewünschtenfalls auch eine Vielfachzündung vorsehen. Bei den bekannten Maschinen entfällt auf eine Drehung nicht dieselbe Zahl von Zündfunken, wie Zylinder im Motor vorhanden sind. Daher mußten der Magnetinduktor und sein Verteiler ungleiche Geschwindigkeiten haben, was ein verwickeltes Getriebe bedingt und sonstige Mängel (leichtes Heißlaufen usw.) mit sich bringt. Gemäß der Erfindung wird der Rotor der Magnetzündmaschine mit der halben Maschinengeschwindigkedt, also bedeutend langsamer als bisher gedreht, so daß ein Heißlaufen usw. vermieden wird. Ferner werden der Rotor und der Verteiler von derselben Welle aus getrieben, so daß der Antrieb und die Lagerung sich wesentlich vereinfachen.

Gemäß der Erfindung erhält der Rotor ebenso viele einzelne permanente Stabmagnete, wie der Motor, Zylinder besitzt. Die 45.· von der Rotorachse gleich weit entfernten Stabmagnete sind ,so angeordnet, daß alle gleichnamigen Pole sich an demselben Ende des Rotors befinden, und diese Pole sind magnetisch miteinander .verbunden. Man 5a kann also in. baulich sehr einfacher Weise die Stabmagnetzahl mit der Motorzylinderzahl gleichmachen.. Die Induktionswirkung jedes Magneten wird durch eine besondere Art der Verbindung mit den übrigen Magneten (die jeweils nicht in unmittelbarer Induktionsbeziehung zu den Ankerspulen stehen) in solcher Weise verstärkt, daß die magnetischen Kraftlinien 'dort, wo sie gerade gebraucht werden, eine beträchtliche Konzentration erfahren. Um sowohl hei. Vorwärtsstellung wie auch bei Rückwärtsistellung gleich starke Funken erzielen bzw. den Zündzeitpunkt verlegen zu können, ist eine neuartige Einstellvorrichtung vorgesehen.

■ ;*"*..Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes /Λφ Erfindung ist in der Zeichnung darge-

■ s'tellt. Es sind

Fig. ι ein senkrechter Schnitt durch die Magnetzündmaschine mit Unterbrecher und Stromverteiler,

Fig. 2 einSchnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 ein Grundriß mit teilweise weggebrochenem Verteilergehäuse,

Fig. 4 und 5 je ein Schnitt nach Linie 4-4 und 5-5 der Fig. 1,

Fig. 6 ein Schaubild der Magnetpolschuhe, Fig. 7 ein Schaltungsbild. • Auf gleichen Halbmessern und unter gleichen Winkeln zur Rotorwelle 4 sind im gezeichneten Beispiel für einen 9-Zylinder-Motor neun achsenparallele permanente Stabmagnete 2 vorgesehen, deren -Pole gleichgerichtet sind. Ringe 6 und 8 aus weichem Eisen oder Stahl verbinden die oberen Pole und gleichartige Ringe 10 und 12 die unteren Pole der Magnete. Die an ihrem Innenrande glatt verlaufenden Ringe 6, 8, 10, 12 sind an ihrem Außenumfange gemäß Fig. 5 ausgeschnitten, um zwischen je zwei Magneten Lücken zu schaffen, die eine verstärkte Induktionswirkung an dem gerade wirksamen Magnet herbeiführen. Zwischen den Ringen 6 und 8 einerseits sowie 10 und 12 andererseits haben die Magnete 2 Polschuhe, die aus Lamellen 16 der in Fig. 6 gezeigten Form zusammengesetzt sind, deren Außenkante 18 nach einem Kreise um die Achse der Welle 4 gekrümmt ist.

Auf der Welle 4 sind zwei Scheiben 20 und 22 aus nichtmagnetischem Werkstoff, z. B. Aluminium oder Duraluminium, befestigt, die zwischen den (,Ringen 6-8, 10-12 liegen und sich gegen Bunde 26, 28 der Welle stützien. Gemäß Fig. 5 sind diese Scheiben vorzugsweise gleichseitige Vielecke mit geraden Außenkanten 30 zur Stützung der Kanten 32 der Lamellen 16. Die Magnete 2 legen sich oben mit einem Bund 34 und unten mit einem Bund 36 gegen die Ringe 8 bzw. 12. Die beschriebenen Rotorteile werden mittels durchgehender Bolzen 38 zusammengehalten.

Das Ausführungsbeispiel ist für Doppelzündung dargestellt und zeigt wegen der ungeraden Magnetzahl zwei unsymmetrisch an- ;eordnete Anker- oder Funkenspulen in solcher Anordnung, daß einmal drei und einmal vier Magnete sich zwischen den vor den Spulen stehenden Magneten befinden. Die Ankerspulen 48 und 50 stehen zwischen dem Deckel 40 und dem Boden 42 des Induktorgehäuses, in dessen Lagern 44 und 46 die

Welle 4 sich dreht. Die Spulen haben einen lameliierten Kern 52 mit rechtwinklig- angesetzten lameliierten Polschuhen 54 und 56, deren Breite mit der Breite der Magnetpolschuhe 16 übereinstimmt. Die Kerne 52 sind von einer Primärspule 58 und einer Sekundärspule 60 umgeben, von denen erstere mit einem am Deckel 40 befestigten Kondensator 62 verbunden ist. Die Kernlamellen können durch Niete 64 (Fig. 5) zusammengehalten und die Polschuhe 54, 56 durch Bolzen 66 und Seitenplatten 68 befestigt sein, die durch Bolzen 70 in.genauer Lage zu den Magnetpolschuhen 16 gebalten werden. Die Muttern yz der durch Drähte 74 o. dgl. gegen Drehung gesicherten Bolzen 70 sind in den Lamellen 54, 56 versenkt.

Durch Schrauben 80 festgehaltene starke Seitenwände· 76 und 78 und durch U-förmige

so Blechwände 82 und 83, die in Nuten der Wände 76, 78 eingreifen und durch Schrauben 84, 86 gehalten werden, ist das Gehäuse abgeschlossen. Es steht auf einem Sockel 88, gegen den es sich im ganzen waagerecht drehen läßt. Gemäß Fig. 1 besitzt der Sockel 88 eine Innenrippe 90 zur Stützung der Nabe 92 des Gehäusebodens 42, mit der eine Platte 94 durch Schrauben 96 verbunden ist, die unter die Rippe 90 greift, das Lager 46 trägt und das Gehäuse mit dem Sockel 88 verbindet. Gemäß Fig. 2 liegt in einer begrenzten L^Tmfangsaussparung der Platte 94 eine Schraubenfeder 98, die sich einerseits gegen das Ende der Aussparung und andererseits gegen einen Vorsprung 100 des Sockels 88 stützt und bestrebt ist, das Induktorgehäuse in der Vorwärtszündstellung zu halten. Will man die Funkengebung verzögern, so dreht man das Induktorgehäuse unter Zusammendrückung der Feder 98 so gegen den Sockel, daß die Funkenspulen mit dem Verteiler und den Stromunterbrechern eine andere Winkelstellung zum Rotor erhalten. Eine an Augen 104 einer im Gehäuseboden 42 sitzenden Schraube 106 angreifende Spindel 102 kann hierzu dienen.

Der Unterbrecher ist aus Fig. 1 und 4 ersichtlich. Auf dem Gehäusedeckel 40 ist ein die Nabe 108 und die Deckplatte iiq des Lagers 44 umgebender Isolierring 112 durch Schrauben 113 befestigt, die durch Schlitze zweier Sektoren 114 und 115 gehen, auf denen die Halter 116 und 118 der Unterbrecherfedern befestigt sind. Schrauben 117 gehen durch Schlitze 119 in den Deckel 40 und gestatten eine Verdrehung des Ringes 112 zwecks Verstellung der Unterbrecher gegen die Welle 4. Finger 120 und 122 der Unterbrecherfedern 1 Vo und r 18 stützen sich auf eine polygonale Hubscheibe 124 mit neun Seitenflächen. Die unabhängige Einstellbarkeit der Sektoren 114, 115 ermöglicht die Stromunterbrechung im Punkte höchster Intensität. Ein Kontakt 126 der Feder 116 wirkt mit einem fesen Kontakt 128 und ein Kontakt 130 der Feder 118 mit einem anderen festen. Kontakt 132 zusammen. Die beiden festen Kontakte sind geerdet, und die beiden Kontakte 126, 130 sind mit den betreffenden Primär- und Sekundärspulen und Kondensatoren verbunden (Fig. 7).

Gemäß Fig. 1 hat die Hübscheibe 124 unten eine Nabe 134, in welche die Welle 4 mit einem Federkeil 136 eingreift; eine Schraube 138 sichert die Verbindung. Sie sitzt in der oberen Nabe 140 der Hubscheibe 124, die den Träger der Verteilerfinger stützt. Dieser selbst aus Isolierstoff bestehende Träger 142 ist in ein Isolierstoffgehäuse 144 eingeschlossen, auf dem die Anschlüsse für die Zündkerzenverbindungen, die Anschlußdrähte der Sekundärspulen und eine Anlasser · leitung sitzen. Zwecks leichter Abnehmbarkeit ruht das Gehäuse 144 auf einem Ringflansch 146 des Deckels 40 mit einem Zentrierfortsatz 148 unter Befestigung durch Schrauben 150 (Fig. 1 und 3). Auf dem Gehäuse 144 sitzen zwei Reihen Sockel 152, 154 für die Zündkerzenleitungen jedes Motorzylinders, Dieselben sind ebenso wie die Pole 156, 158 radial und tangential gegeneinander versetzt. Auf jeden Motorzylinder entfällt ein Sockelpaar 152, 154 und ein Polpaar 156, 158.

In den Träger 142 ist ein Kontaktring 160 eingebettet, von dem der Finger 162 für die inneren und oberen Pole 156 ausgeht, ferner in der Mitte ein Kontaktstück 164, von dem der Finger 166 für die äußeren und unteren Pole 158 ausgeht. Passend zur Versetzung der Pole sind auch die Finger 162, 166 versetzt. Auf dem Kontaktring 160 ruht eine mit der Hochspannungsleitung 170 der einen Sekundärspule verbundene Bürste 168 und auf dem Kontaktstück 164 eine mit der Hochspannungsleitung 174 der anderen Sekundärspule verbundene Bürste 172. Zum Erleichtern des Anlassens kann mit dem Verteiler ein Anlasser verbunden werden, der z. B. Funken liefert, ehe die Magnetzündmaschine sich auf voller Geschwindigkeit befindet. Zweckmäßig schließt man den Anlasser an Zylinderpole an, die hinter den Polen desjenigen Zylinders liegen, auf den der Hauptinduktor arbeitet. Im Beispiel ist der Kontaktring 176 für den Anlasser vorgesehen, und sein Finger 178 steht vor dem Pol eines Zylinders, der auf den Zylinder folgt, dessen -Pole den Fingern 162, 166 gegenüberstehen. Der Anläßfinger τ 78 arbeitet nur mit den inneren Polen 156 zusammen, gibt also jedem Zvlinder nur einen Zündfunken.

Claims (6)

1. 684079

   Um die Ladung¹ zu erden, wenn sie zu hoch wird, ordnet man zweckmäßig in der Hochspannungsseite der Spulengruppe einen Sicherungsspalt (Polspitzen mit geeignetem Abstande voneinander) an, der bei Luftfahrzeugmotoren vom Luftdruck unabhängig sein soll. Der Spalt wird mit einer Erdungsspitze und zwei Leitungsspitzen 184, 186 von den beiden Spulen beispielsweise in einer

   to: Vakuumröhre 180 untergebracht (Fig.7). Der Spitzenabstand wird so gewählt, daß die Ladung etwa bei 18000 Volt zur Erde bzw. Masse geht. In das erläuternde Schaltbild nach Fig. 7 ist auch der Hauptschalter 188 eingetragen.

   Patentanserüche:

   i. Magnetzündmaschine, insbesondere für Motore von Luftfahrzeugen, mit ao einem umlaufenden Magnetfeld aus einer Mehrzahl von im Kreiseum eine gemeinsame Drehachse herum gleichmäßig verteilt angeordneten und an zwei Endscheiben befestigten permanenten Stabmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetstabkranz aus einer der Zylinderzahl gleichen Anzahl einzelner Stabmagneten: (2) mit gleichgerichteten Polen besteht, deren lamellierte Polschuhe (16) den Bereich der Pole nicht überschreiten, und daß außerhalb des umlaufenden Stabmagnetkranzes ein feststehender Anker mit seinem Spulenkern und seiner Spulen-' achse zur Rotorachse parallel und mit seinen lamelliertenAnkerschuhen (54, 56)) die nur die Breite der Magnetpolschuhe (16) haben, diesen gegenüber angeordnet ist.
2. 2. Magnetzündtnaschine nach An-Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beide zum Verbinden des Stabmagnetkranzes mit der Rotorwelle dienenden Seiheiben (20, 22) aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen und nur bis zu den Stabmagneten (2) reichen sowie an ihrem Umfang oberhalb und unterhalb der Magnetpolschuhe je einen Ring (6, 8 und ίο," 12) aus magnetischem Werkstoff tragen, welche die Polenden umfassen, also die Stabmagnete (2) festhalten und zugleich die Lamellen (16) der Polschuhe zusammenhalten.
3. 3. Magnetzündmaschine nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den nichtmagnetischen Tragscheiben (20, 22) verbundenen Ringe (6, 8, 10, 12) aus magnetischem Werkstoff zum Halten der Stabmagnete und ihrer Polschuhe zwecks Erzeugung eines starken lokalisierten Kraftlinienflusses beim Vorbeigange an den Ankerspulen zwischen je zwei Magneten tief ausgeschnitten sind (14).
4. 4. Magnetzündmaschine nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Anker mit zwei oder mehr Induktionsspulen (48, 50) in solcher Anordnung ausgerüstet ist, daß ihnen gleichzeitig je ein Stabmagnet des umlaufenden Magnetfeldes gegenübersteht, so daß jeder Motorzylinder gleichzeitig zwei oder mehr Zündfunken erhält.
5. 5. Magnetzündmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in an sich bekannter Weise auf der Rotorwelle sitzende umlaufende Verteiler mit unabhängigen Verteilerfingern ausgerüstet ist, die sowohl in der Umfangsrichtung wie auch in der Halbmesserrichtung gegeneinander versetzt sind und mit einem Doppelkranz passend versetzter Zündkabelpole (156, 158) zusammenwirken.
6. 6. Magnetzündmaschine nach An-, Spruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ankergehäuse (42) sich mit einer waagerechten zentralen Lauffläche auf den waagerechten Flansch eines Untersatzes (88) drehbar stützt und mit einem Fortsatz, der das untere Lager (46) der Rotorwelle (4) enthält bzw. abschließt, in den Q₀ Untersatz eingreift, und daß eine begrenzte Umfangsnut eines dieser Teile eine Schraubenfeder (98) enthält, die sich gegen je eine Anschlagfläche jedes der beiden Teile (88, 94) stützt und zwecks Verlegung des Zündzeitpunktes eine waagerechte Verdrehung des Gehäuses gegen den Untersatz "(88) gestattet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen