DE7504284U - Anordnung von magneten im gehaeuse einer elektrischen maschine - Google Patents

Description

Dipl.-Phys. O. E. Weber d - β München π

Patentanwalt Hofbrunnstraße 47

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Telegramm: monopolweber münchen

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Johannes Hühner

Fabrik elektrischer Maschinen 1 Berlin 61
Planufer 92b

Anordnung von Magneten im Gehäuse einer elektrischen Maschine

Die Erfindung "betrifft eine Anordnung von Magneten im Gehäuse einer elektrischen Maschine, insbesondere von Dauermagnetpolen und Polschuhen in einem Stahlrohrgehäuse eines permanenterregten Gleichstrom-Tachometer-Dynamos.

Zur Ermittlung des Ist-Wertes von Drehzahlen werden vielfach permanenterregte Drehzahlmeßgeneratoren verwendet, die elektrodynamisch arbeiten. Derartige Maschinen werden hauptsächlich zur analogen Drehzahlmessung mit einer echten Drehrichtungserkennung eingesetzt. Sie dienen dem Zweck, eine Drehzahl in eine proportionale Spannung umzuformen. Insbesondere bei der Weiterverarbeitung solcher Spannungen in Regelanlagen werden an diese Spannung verhältnismäßig hohe Anforderungen gestellt.

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Die Drehzahl-Spannungskennlinie sollte über einen mögliohst weiten Drehzahltereich proportional zur Drehzahl verlaufen» Weiterhin soll die Ausgangsspannung mögliohst arm an Oberwellen sein. Weiterhin ist auoh eine gute Langzeitkonstanz anzustreben·

Eine weitere wesentliche Anforderung besteht darin, daß durch kurzzeitig auftretende Störgrößen wie Temperaturveränderungen, elektromagnetische Fremdfelder, atmosphärische Einflüsse und insbesondere auoh durch mechanische Beanspruchungen die Ausgangs spannung so wenig wie möglich beeinflußt werden soll·

Da derartige Elektromaschinen oft unter extremen Umweltbedingungen eingesetzt werden, beispielsweise in Walzwerken, besteht neben den oben erwähnten elektrischen Anforderungen oftmals auch die Notwendigkeit, die mechanische Ausführung derart robust zu gestalten, daß die Maschine gegen starke mechanische Erschütterungen oder sonstige Umwelteinflüsse weitgehend unempfindlich ist«

Für viele Anwendungsfalle ist es erforderlich, die Eingangsgröße Drehzahl in einen proportionalen Gleichspannungswert umzuformen. Hierzu werden permanenterregte Gleichstrom-Generatoren verwendet, die als Gleichstrom-Tachometer-Dynamos oder als Drehzahlmeßgeneratoren bezeichnet werden können. Derartige Maschinen arbeiten mit permanenter Außenpolerregung. Die Spannung wird über Kohlebürsten vom Kommutator abgegriffen. Weiterhin weisen derartige Maschinen im allgemeinen einen Joohring, Dauermagnetpole mit Weicheisenpolsohuhen, einen in Präzisionswälzlagern gelagerten Anker mit Kommutator, einen Bürstenhaltering mit Kohlebürsten -und Lagerschilden auf.

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Im Hinblick auf die Weiterverarbeitung der Ausgangsspannung eines Gleichstrom-Tachometer-Dynamos in einem Regelkreis sollte diese Ausgangsspannung einen besonders niedrigen Gehalt an Oberwellen aufweisen. Da zu gewissen maschinenbedingten Oberwellen noch solche Oberwellen hinzukommen, welche durch meistens nicht vollständig vermeidbare Anbaufehler hervorgerufen werden, ist es besonders wesentlich, die masohinenbedingten Oberwellen außerordentlich gering zu halten. Ba sich jegliche Unsymmetrie im Aufbau einer Maschine auf die Oberwellen auswirken kann, spielt bei einem Gleicbstrom-Tachometer-Dynamo unter anderem auch die exakte Anordnung der Permanentmagneten eine ausschlaggebende Rolle für die Qualität der Ausgangsspannung. Somit werden an eine möglichst exakte und dauerhafte Fixierung der Permanentmagneten besonders hohe Anforderungen gestellt.

Bei solchen Anwendungsfällen, wie sie in der Praxis verhältnismäßig häufig auftreten, bei welchen Gleichstrom-Tachometer-Dynamos starken Erschütterungen, Stößen und/oder Schwingungen ausgesetzt sind, stellt die hinreichend feste und zugleioh exakte und dabei dauerhafte Anbringung der Magnetpole am Gehäuse ein schwieriges Problem dar.

Grundsätzlich' ist es allgemein bekannt, Permanentmagneten und Polsohuhe am Maschinengehäuse durch Schrauben, durch Nieten, durch Lötung oder durch Verklebung zu befestigen. Bei besonders hohen Anforderungen ist es auch manchmal erforderlich, verschiedene dieser Befestigungsarten gleichzeitig anzuwenden. Bei einer Befestigung durch Schrauben oder Nieten wird zwar eine verhältnismäßig gute und dauerhafte Anbringung erreicht, der fertigungstechnische Aufwand ist jedoch außerordentlich hoch, wenn die geforderte Präzision gewährleistet sein soll. Hingegen ist bei einer Lötung oder Verklebung der Pertigungsaufwand zwar geringer, derartige

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Befestigungsarten eignen sich jedoch für besonders robuste Ausführungen von Gleichstrom-Tachometer-Dynamos weniger, veil bei extremen mechanischen Belastungen durch, derartige Befestigungen eine absolut betriebssichere Halterung auf die Dauer nicht gewährleistet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Magneten im Gehäuse einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine außerordentlich genaue und zugleich dauerhafte Befestigung einer Mehrzahl von Magnetpolen in einem einzigen besonders einfachen Arbeitsgang ermöglicht·

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Magneten in einer Umhüllung aus Kunststoffroaterial eingebettet sind, durch welche sie in ihrer exakten vorgegebenen Stellung unverschiebbar gehalten sind.

'Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß auoh bei einer größeren Anzahl von Magnetpolen die dauerhafte Befestigung sowie die genaue Lagefixierung bei außerordentlich geringem Aufwand von einer Maschine zur anderen exakt reproduzierbar durchführbar sind. Durch eine entsprechende Porm kann nämlich, sichergestellt werden, daß in der Lage der Magnetpole in bezug auf das Gehäuse von einer Maschine zur anderen praktisch keine Abweichungen auftreten.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß ein relativ dünnwandiges Stahlrohrgehäuse für den magnetiaphen Rückschluß verwendet werden kann·

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Weiterhin kann die gemäß der Erfindung vorgesehene Umhüllung aus Kunststoffinaterial in einer Doppelfunktion zugleich dazu ausgenutzt werden, alle erforderlichen Ausnehmungen wie G-ewinde-Dohrungen zur Befestigung von Bürstenhaltern, Lagerschilden usw. aufzunehmen.

Yfeiterhin wird gemäß der Erfindung der Vorteil erreicht, daß die Kunst stoff umhüllung der Magnetpole einen -!Temperatur ausgleich in dem Sinne schafft, daß durch erhöhte Wärmekapazität der gesamten Anordnung kurzzeitige TemperatürSchwankungen ohne nennenswerten Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften der Maschine "bleiben und außerdem das Auftreten unsymmetrischer Temperaturprofile weitgehend vermieden wird, welche durch einseitige Wärmeeinstrahlung oder dergleichen hervorgerufen werden können.

Die erfindungsgemäße Umhüllung der Magnetpole bietet zugleich auch einen hervorragenden Korrosionsschutz in denjenigen Anwendungsfällen, in welchen die Maschine in einer Atmosphäre eingesetzt wird, welche die Korrosion "begünstigt.

Die erfindungagemäße Umhüllung aus Kunststoffmaterial neigt auch praktisch nicht dazu, daß sich irgendein Ansatz bilden könnte, wie er bei ungeschützten Magnetpolen häufig auftritt, so daß dadurch einer Veränderung des Luftspaltes gemäß der Erfindung ebenfalls entgegengewirkt wird.

Die.Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Pig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung und

Pig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Pig. 1 entlang der Linie 2-2 in der Pig. 1.

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Die Pig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung im Schnitt. Innerhalb des Gehäuses 15 ist die Umhüllung 14 aus einem geschäumten Kunststoffmaterial angeordnet, in welchem die Permanentmagneten 10, 11, 12 und 13 jeweils um 90 ° gegeneinander versetzt eingebettet sind. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise ein Polyurethansohaum sein. Es kann jedooh auch ein beliebiges anderes geeignetes Material verwendet werden, welches eingespritzt, eingepreßt oder eingegossen ist. Iti jedem Falle kann eine Form verwendet werden, welohe eine exakte Lagefixierung der Permanentmagneten 10, 11, 12 und 13 gewährleistet, so daß eine exakt reproduzierbare Anordnung mit hoher Zuverlässigkeit gewährleistet ist«

Die äußere Form der Umhüllung 14 ist natürlich nicht auf die dargestellte Kreisringform festgelegt, vielmehr besteht gemäß der Erfindung der große Vorteil, daß die "Umhüllung H in ihrer Form allen denkbaren Erfordernissen eines Maschinentypa angepaßt werden kann. Beispielsweise können Ausnehmungen wie vorgesehen sein, die als Gewindebohrungen ausgebildet sein können und zur Befestigung von Lagerschilden, Bürstenhaltern und ähnlichen Bauelementen dienen. Die Umhüllung 14 kann auoh in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzbedingungen sowohl in ihrer Materialzusammensetzung als euch in ihren äußeren Abmessungen derart abgewandelt werden, daß beispielsweise entweder eine besonders hohe mechanische Festigkeit erreicht wird oder ein zuverlässiger Korrosionsschutz duroh entsprechende Abdeckung der Magnetpole sichergestellt ist. Es kann weiterhin gemäß der Erfindung auch durch Auswahl eines entsprechenden Kunststoffmaterials mit besonders geringer Wärmeleitfähigkeit die Umhüllung derart gestaltet werden, daß gegen verhältnismäßig kurzzeitige Temperatureinflüsse eine gute Abschirmung sichergestellt ist.

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Wie aus der Pig. 2 ersichtlich, ist, kann die Umhüllung H "beispielsweise an ihrem Außenumfang ringförmige oder anders gestaltete Vorsprünge 17 aufweisen, die radial nach außen in das Gehäuse 1.5 derart hineinragen, daß die Umhüllung 14 gegenüber dem Gehäuse 15 fixiert ist. Derartige Vorsprünge müssen nicht notwendigerweise über den gesamten Umfang laufen, sie können vielmehr auch auf einzelne radiale Alischnitte beschränkt sein und können anstatt im Randbereich auch in der Mitte - in axialer Richtung gesehen - angeordnet werden.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird eine selbständige Baueinheit aus dem Gehäuse 15, d. h_t dem entsprechenden Ringabschnitt des gesamten Gehäxises, weiterhin aus der darin fest angeordneten Umhüllung 14 aus Kunststoffmaterial mit den darin eingebetteten Permanentmagneten 10 "bis 14 sowie den (nicht dargestellten) Polschuhen gebildet. Diese selbständige Baueinheit läßt sich leicht herstellen, gegebenenfalls nachbearbeiten und in die entsprechende Maschine einsetzen. Dabei sind die Magnetpole bereits während der Montage gegen äußere Einflüsse und Beschädigungen gut geschützt,

[nsprüche -

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Claims (12)

1. 'ensprüohe

   1· Anordnung von Magneten im Gehäuse einer elektrischen Masohine, insbesondere v<->n Dauer magnet polen und Polschuhen in einem Stahlrohrgehäuse eines pörmanenterregten Gleioh-' strom-Taohometer-Dynamos, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (10, 11, 12, 13) in einer Umhüllung (14) aus Kunststoffmaterial eingebettet sind, durch welche sie in ihrer exakten vorgegebenen Stellung unverschiebbar gehalten sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (14) aus geschäumtem Kunststoffmaterial gebildet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (14) aus einem Polyurethansohaum besteht.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (H) awe einem Kunststoff material besteht, welches in das Gehäuse (15) eingespritzt ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Umhüllung (14) aus einem Kunststoffmaterial besteht, welches in das Gehäuse (15) eingegossen ist.
6. 6· Anordnung nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß ' die Umhüllung (14) aus einem Kunststoffmatarial besteht, welohes in das Gehäuse (15) eingepreßt ist.

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7. 7. Anordnung nacht einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umhüllung (14) Ausnehmungen (wie 16) vorgesehen sind, welche zur Befestigung von Bauteilen der Maschine dienen.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (16) als Gewinde "bohrungen ausgebildet sind.
9. 9. Anordnung nacH einem der Ansprüche 7 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß Bürstenhalter, Lagerschilde und/oder dergleichen an der Umhüllung (14) angebracht sind.
10. 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (14) einen Ringraum innerhalb eines Gehäuseringabschnittes ausfüllt.
11. 11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (14) radial nach außen gerichtete Vorsprünge (17) aufweist, welohe in dor Gehäuse (15) hinein ragen.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 11 j dadurch gekennzeichnet, daß die Voraprünge ringförmig ausgebildet sind.

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