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Magnetelektrische Kleinmaschine mit umlaufendem Dauermagneten DieErfindung
betrifft einemagnetelektrische Kleinmaschine, insbesondere zur Fahrradbeleuchtung,
bei der der Dauermagnet umläuft und der feststehende Anker radiale, als Träger für
die Ankerwicklüng'di.enende Polkerne hat, die an einem Gehäusemantel aus magnetischem
Werkstoff vorgesehen sind. Bei diesen Maschinen wird eine hohe Leistung dadurch
erreicht, da.ß sich der magnetische Kraftlinienfluß auf kürzestem Wege und ohne
wesentliche Streuverluste über zwei benachbarte Polkerne, den dazwischenliegenden
Gehäusemantel aus magnetischem Braustoff und den Dauermagneten schließt, Bei Maschinen
dieser Art ist bereits vorgeschlagen worden, die Polkerne dadurch herzustellen,
däß Lappen oder Vorsprünge aus dem Blechmantel nach innen herausgedrückt werden.
Zur Verstärkung dieser Polkerne ist der Spulenkörper zum Teil aus Eisen hergestellt,
indem der radiale Spulenkern aus Eisen besteht und Flansche erhält, die die Polflächen
bilden. Die dem Gehäusemantel zugewandte Anschlagfläche für die Ankerwicklung besteht
aus; einer Isolierscheibe. Die Spule ist auf den Polkern aufgeschoben und an ihm
befestigt. Der magnetische Kraftlinienfluß von Pol zu Pol ist hierbei infolge der
Unterbrechungen des Gehäusemantels durch die nach innen herausgedrückten Polkerne
ungünstig, die Herstellung der Polkerne erfordert einen besonderen Arbeitsgang,
und die Windungen
der Spule sind durch die Isolierscheibe be der
Herstellung der Spule und ihrer Anbringung am Gehäuse nur ungenügend geschützt,
Nach der Erfindung bestehen. nicht nur der radiale Spulenkern und die die Polflächen
bildenden Anschlagflächen des Spulenkörpers aus magnetischem Baustoff, sondern es
bestehen auch die gehäuseseitigen Flansche des für sich hergestellten Spulenkörpers
aus magnetischem Baustoff, wobei sich diese Flansche an den radialen Spulenkern
anschließen und als Befestigungsglied für den Spulenkörper am Gehäusemantel dienen.
Es-besteht also der ganze Spulenkörper -z. B. aus Eisen, er wird für sich fertiggestellt
und innen an dem Gehäusemantel aus magnetischem Baustoff befestigt. Hierdurch ist
ein besonders guter magnetischer Kraftli.nienschluß zwischen benachbarten Polen,
dem dazwischenliegenden Gehäusemantel aus magnetischem Baustoff und dem Dauermagneten
gesichert. Die Bauart der Kleinmaschine ist vereinfacht, da nur die Spulen mit dem
Gehäusemantel verbunden zu werden brauchen, und die Windungen der Spulen liegen
zwischen den eisernenFlanschen des Spulenkörpers bei der Herstellung der Spulen
und bei der Anbringung am Gehäusemantel gut geschützt. Insbesondere ermöglichen
auch die gehäuseseitigen Flansche des Spulenkörpers eine besonders leichte und schnelle
Befestigung an der Spannvorrichtung der Wickelmaschine, indem die Flansche nur in
Führungen der Spannvorrichtung eingeschoben zu werden brauchen und bei einer magnetischen
Spannvorrichtung, die Eisenmassen dieser Flansche zur Befestigung beitragen.
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Zur Erleichterung der Befestigung am Gehäusemantel kann vorteilhaft
der Spulenkörper zwischen nach innen vorspringende Führungsleisten axial eingeschoben,
werden. Es bleibt dann der Gehäusemantel nach außen hin abgeschlossen, so daß Staub
und Feuchtigkeit nicht in die Maschine eindringen können. Um dabei .den guten, magnetischen.
Kraftfluß zu sichern, sinderfindungsgemäß dieFührungsglieder für die Spulenkörper
als federnde axiale Leisten aus magnetischem Baustoff ausgebildet, die in ihrer
Längsmitte an dem Gehäusemantel aus dem magnetischen Baustoff befestigt und deren
Längsränder aufgebogen sind. In den Spalt zwischen diesen Rändern und dem Gehäusemantel
werden die Spulenkörper mit den gehäuseseitigen Flanschen axial eingeschoben, wobei
diese Flanschen durch die Federung der Leisten fest gegen den Gehäusemantel angedrückt
werden. Das gute Anliegen der Flansche am Gehäusemantel und damit der unbehinderte
Übertritt des magnetischen Kraftflusses ist auf diese Weise gesichert. Zur -einsfachen
Herstellung -des Spulenkör pers wird dieser aus zwei U-förmiggebogenen an ihren
Stegteilen miteinander verbundenen Gliedern aus magnetischem Baustoff zusam mengesetzt.
Die Polflächen bedürfen dabe keiner besonderen Bearbeitung, können viel mehr lediglich
durch Biegen die erforderlich( Form erhalten.
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Vorteilhaft erhält der Steg des Spulen körpers eine kleinere Bauhöhe
als die Flansehe, wodurch die Windungen der Wicklung verkürzt und der Wickelraum
vergrößert wird.
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Die vom Anker auf den umlaufenden Dauermagneten ausgeübten Kräfte,
also die Polabt' die bei der Drehung des Magneten zu überwinden sind, können noch
dadurch verkleinert werden, daß die diePolflächen bildenden Flansche des Spulenkörpers
an den Enden ihrer Längsmitte mit Aussparungen versehen sind. Es entstehen dadurch
an. jeder Polfläche zwei aufeinanderfolgende gleichnamige Pole, so daß die Polzahl
verdoppelt ist.
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Diese Aussparungen ergeben sich von selbst, wenn die den Spulenkörper
bildenden U-förmigen Teile aus einem im Grundriß doppel-T-förmigen Blech aus magnetischem
Baustoff gebogen sind.
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Ist der Dauermagnet, wie üblich, im Oberteil der Maschine gelagert,
der mit dem Gehäusemantel verbunden wird, so dienen erfindungsgemäß die die Polflächen
bildenden Flansche des Spulenkörpers beim Einsetzen des Dauermagneten in den feststehenden
Anker als Führungsflächen für eine am Oberteil vorgesehene, axial gerichtete Zentrierfläche.
Wird, wie bisher, die Zentrierfläche am Oberteil so angeordnet, daß sie beim Einsetzen
des Dauermagneten mit der Innenfläche des Gehäusemantels zusammenwirkt, so besteht
die Möglichkeit, daß der Abstand der Polflächen von dem Mantel nicht bei allen Spulenkörpern
genau gleich ist. Diese Fehlerquelle ist nach der Erfindung beseitigt, da die Polflächen
selbst die Zentrierung vornehmen. Der Luftspalt zwischen Dauermagnet und Polflächen
kann daher sehr klein gehalten werden.
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Zur Erzielung einer guten Leistung der Maschine muß ferner der Dauermagnet
in axialer Richtung den Polflächen genau gegenüberliegen. Dies ist in sehr einfacher
Weise dadurch erreicht, daß die im Gehäusemantel axial verschiebbaren Spulenkörper
beim Einsetzen des Dauermagneten in den :Hantel durch eine am Oberteil quer zur
Achse des Dauermagneten gerichtete Anschlagfläche in die ordnungsmäßige Gegenüberlage
zu diesem geschoben werden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer magnetelektrischen
Kleinmaschine nach der Erfindung dargestellt.
Fi:g. i zeigt den
S.pulenkörper in der Vorderansicht, Fig. 2 i,s:t eine Draufsicht auf die Fig. z,
Fig. 3 zeigt eine Abwicklung einer Spulenr körperhälfte, Fig.4 isst ein Querschnitt
durch den Gehäusemantel der Maschine rhit einer eingeschobenen Ankerspule, Fig.
5 ist ein Längsschnitt durch die Maschine in natürlicher Größe bei herausgenommenem
Dauermagneten. und veranschaulicht das Einschieben einer Spule, Fi:g. 6 ist ein
Querschnitt mach der Linie A-B der Fig. 5 mit eingezeichnetem Dauermagneten und
Fig. 7 zeigt die Maschine nach Fig. 5 nach erfolgtem Einsetzen des Dauermagneten.
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Bei der dargestellten Fahrradlichtmaschine läuft ein Dauermagnet i
in einem feststehenden, Anker um, der in der üblichen, Weise aus einem eisernen
Gehäusemantel 2 und daran befestigten:, raidial nach innren ragenden Polschuhen
besteht, die als Träger der Spulen 3 der Ankerwicklung dienen (Fig. 5 und 6).
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Die Spulenkörper bestehen aus zwei U-förmigen. Winkeleiseni, .die
mit ihren Stegen, 4, 5 aneinandergelegt :sind. Die dem Dauermagneten i zugekehrten
Flansche 6, 7 bilden zusammen die Polflächen, während die dem Gehäusemantel 2 zugewandten
Flanische 8, 9 zusammen als für den Spulenkörper ,dienern. Die Stege 4, 5 sind an
ihren Stirnflächen durch Punktschweißun.g io miteinander verbunden.
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Dieser Spulenkörper wird zur Herstellung der Spüle 3 auf einer Wickelvorrichtung
eingespannt und der Draht, z. B. ein Lackdraht, unter Einschaltung einer dünnen
Isolierschicht i i (Fing. 4) auf den Stieg 4, 5 zwischen die Flanschen 6, 7 und
8, 9 aufgewickelt. Hierbei dienen. die beeiden Flanschen als Anschlagflächen; die
das. Abrutschen der Windungen verhindern.
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Der Spulenkör:per q. bis 9 bildet zugleich die Polschuhe. Zwischen
den Befestigungsstellen für die Poilschuhe sind an dem eisernen Gehäusemantel 2
Leisten 12 angebracht, die sich gegenüber dem Dauermagneten: i axial erstrecken.
(Feg. 4). Die Leisten 12 bestehen aus einem federnden, magnetisch gut leitenden
Eisen und sinid.,an ihren Längsrändern 13 aufgebogen.. In ihrer Längsmitte sind
sie durch Punktschweißungen 14 (Feg. 4) an dem Gehäusemantel 2 befestigt, so daß
sie seitlich von diesen Befestigungsstellen frei federn können. Die Flanschen 8,
9 des Spulenkörpera sind in der Umfangsrichtung um so viel läng ger als die Flanschen,
6, 7, daß sie beim axialen Einschieben des. Spulenkörpers in, den Gehäusemantel
2 unter die Längsränder 13
greifen. Die die Polflächen bildenden: Flanische
8, 9 des Spulen.körpers sind an den Enden ihres Stoßes mit Ausklinkungen versehen,
die- zu: sammen schlitzartige Aussparungen: 15 bilden (Fig. i), so daß an ,diesen
Enden zwei gleichnamige Pole entstehen:, wodurch die Abrißkräfte, die bei. der Drehung
des Dauermagneten im Ankerfelde auftreten, verkleinert werden.
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Nach Aufwickeln der Drähte auf den Spulenkörper (Fig.2) wird dieser
mit den Flunschen 8,- 9 ,axial *in die Spalten zwischen die Längsränder 13 zweier
aufe nianderfolgenr der Leisten 12 und den Gehäusemantel :2 eingeschoben (Fig. 5).
Dabei liegt die Spule 3 geschützt zwischen den Flanschen 6, 7 und 8, 9, so. da.ß
eine Verletzung der dünnen Lackschicht bei Verwendung von Lackdrähten ausgeschlossen
ist. Die Federung der Leisten 12 ist so stark, daß die Flansche 8, 9 des Spulenkörpers
fest gegen den eisernen Gebäusemantel2 gedrückt werden. Dadurch ist der gute magnetische
Kraftflußgesichert, der, wie in Fig. 6 angedeutet ist, von dem einen eiisernen Spulenkörper
durch den Dauermagneten i zum benachbarten Spulenkörper und zurück zum ersten Spulenkörper
durch das dazwischenliegende Segment des Gehäusemantels 2 verläuft. Diesel magnetische
Kraftfluß wird durch die eisernen. Leisten 12 noch verstärkt.
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Vorteilhaft werden die beiden U-förmigen Teile des Spulenkörpers aus
je einem im Grundriß doppel-T-förmigen Eisenblech hergestellt (Fig. 3). An den mit
strichpunktierten Linien darigestellten Kanten, 16 werden z. B. die Flansche i i
und 6 vom Steg 4 abgebogen. Der Steg 4 hat eine kleinere Baulänge als die Flansche
6 und i i, so daß die Windungen kleiner werden und der Wickelraum größer wird, als
wenn der Steg die gleiche Baulänge hätte wie die Flansche. Dadurch, daß die Stege
4, 5 an.einanderliegen und dis die Polflächen bildenden Flansche 6, 7 von den. Stegen
abgebogen sind, entstehen die Aussparungen 15, die durch die Kanten 17 dieser Flansche
(Fig.2 und 3) und die Stege begrenzt sind.
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Der Dauermagnet i ist mit .seiner Welle 18 genau axial in dem Oberteil
ig fliegend, gelagert (Feg. 5), der mit dem Reibrad 2o versehen ist. Der Oberteil
ist mit einer axial gerichteten. Zentrierfläche 2i versehen" deren Durchmesser dem
eines Kreiises. entspricht, der durch die Außenflächen der Flansche 6, 7 der Spulenkörper,
also die Polflächen:, geht. Der axiale Abstand dieser Fläche 2i von dem Dauermagneten,
i isst so groß, daß sich de Fläche beim Einsetzendes Dauermagneten in den Anker
an den Flanschen führt, die auch bei der Betriehsilage von Dauermagnet- und Ankerspulen
in. der Einsetzrichttng des Magneten über diesen hinausragen.
Ferner
ist der Oberteil i9 mit einer sich an die Zentrierfläche 21 anschließenden, senkrecht
zur Drehachse des Dauermagneten gerichteten Anschlagfläche. 22 versehen. Der axiale
Abstand dieser Fläche von dem Dauermagneten ist so groß, daß sie auf den der Öffnung
des Gehäusemantels 2 zugewandten Stirnkanten der Spulenkörper aufliegt, wenn Dauermagnet
und Spulenkörper ordnungsmäßig einander gegenüberliegen.
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Der Oberteil i9 ist noch mit einer Schulter 23 versehen, die sich
auf den Gehäusemantel 2 auflegt. Die sich anschließende axiale Ringfläche24hat einen
Durchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gehäusemantels 2 ist.
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Die mit den Spulen 3 versehenen Spulenkörper 4 bis 9 werden leim Zusammenbau
nicht ganz in den Gehäusemantel 2 eingeschoben. Wird der Oberteil i9 in den Anker
eingesetzt, so führt sich zunächst die Zentrierfläche 2i auf den Polflächen der
Flansche 6, 7 der Spulenkärper. Ist dabei der Abstand der einen oder -anderen Polfläche
vom Gehäusemantel 2 größer als der der übrigen Polflächen, so kann sich der Oberteil
und mit ihm der Dauermagnet i etwas seitlich verschieben, da zwischen der Ringfläche
24 und dem Mantel 2 hinreichendSpielraum ist. Hierdurch ist eine sehr genaue Zentrierung
des Dauermagneten i ermöglicht. Der Luftspalt kann daher sehr klein gehalten sein,
ohne daß zu befürchten ist, daß infolge einer ungleichen Massenverteilung im Dauermagneten.
dieser an den Anker anschlägt. Die Spulenkö.rper werden durch die Anschlagfläche
22 weiter in den Gehäusemantel 2 hineingeschoben, bis sie die Lage (Fig. 7) einnehmen,
bei der sie ordnungsmäßig dem Dauermagneten i gegenüberliegen.
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Die Erfindung ermöglicht es also, daß durch den bloßen NIontage-Handgriff
des Einführens des Oberteils der Fahrradlichtmaschine zusammen mit dem Dauermagneten
in das Maschinengehäuse sowohl die genaueLage der Polschuhe dem Dauermagneten. gegenüber
in axialer Richtung als auch die genaue Lage beider zueinander in radialer Richtung
und damit die Erzielung des geringen Luftspaltes herbeigeführt wird, ohne daß irgendwelche
teueren Bearbeitungsmaßnahmen dazu erforderlich sind, und ohne daß die genauen Zentrierungen
durch Maßtoleranzen von Zwischenteilen beeinflußt werden. Die genaue Zentrierung
ist somit in -denkbar einfachster und billigster Weise herbeigeführt, was bei derartigen
Massenartikeln wie Fahrradlichtmaschinen von besonderer Bedeutung ist. Ferner ist
auch die Gewähr dafür vorhanden, daß die genaue Zentrierung auch noch nach längerer
Betriebsdauer der Fahrradlichtmaschine trotz der Stöße, denen ein Fahrrad ausgesetzt
ist, erhalten bleibt. Falls ein Spulenkörper Schluß hat und ausgewechselt «-erden
muß, ist es ohne weiteres möglich, nach dem Abziehen des Oberteils die schadhafte
Spule aus ihren Halteschienen nach oben herauszuziehen und durch eine neue zu ersetzen,
«-elche ebenfalls einfach wieder hineingeschoben wird. Bei dem neuerlichen Zusammenfügen
nach der Instandsetzung erfolgt wieder die schon geschilderte gewissermaßen selbsttätige
Zentrierung in axialer und radialer Richtung.
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Der Spulenkörper kann auch aus für sich hergestellten Flanschen bestehen,
die an dem Steg befestigt sind, und er kann auch mit dem Gehäusemantel in verschiedener
Weise, z. B. durch Schrauben, verbunden sein, die von außen durch den Mantel in
den diesem zugewandten Flansch eingeführt «-erden. Der Mantel kann auch aus einem
Isolierstoff, z. B. Kunstharz, bestehen; der Mantel aus magnetischem Baustoff ist
dann durch die äußeren Flansche der Spulenkärper und die dazwischenliegenden Leisten
gebildet.