DE839224C - Magnetelektrische Kleinmaschine wechselnder Antriebsgeschwindigkeit - Google Patents

Magnetelektrische Kleinmaschine wechselnder Antriebsgeschwindigkeit

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DE839224C
DE839224C DEM450A DEM0000450A DE839224C DE 839224 C DE839224 C DE 839224C DE M450 A DEM450 A DE M450A DE M0000450 A DEM0000450 A DE M0000450A DE 839224 C DE839224 C DE 839224C
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DE
Germany
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armature
displacement
permanent magnet
drive speed
magnetic
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Expired
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DEM450A
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English (en)
Inventor
Werner Braun
Gerhard Mueller
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02Details
    • H02K21/021Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/022Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the relative position between field and armature, e.g. between rotor and stator
    • H02K21/023Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the relative position between field and armature, e.g. between rotor and stator by varying the amount of superposition, i.e. the overlap, of field and armature
    • H02K21/024Radial air gap machines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/06Switches operated by change of speed
    • H01H35/10Centrifugal switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

  • Magnetelektrische Kleinmaschine wechselnder Antriebsgeschwindigkeit Die vorliegende Erfindung bezieht sieh Insbesondere auf Fahrraddynamos, darüber hinaus je-, doch auf alle magnetelektrischen Kleinmaschinen, die direkt vom Fahrzeug angetrieben werden und zur Speisung der Lichtanlage des Fahrzeugs dienen.
  • Diese Dynamos haben den Nachteil, daß nur bei einer Fahrtgeschwindigkeit die für die Lampen vorgesehene Betriebsspannung erreicht wird. Bei allen anderen Fahrtgeschwindigkeiten ist die erzeugte Spannung zu :hoch, und es besteht die Gefahr eines Durchbrennens der Birnen, oder sie ist zu niedrig, und die Lampen brennen nur mit unzulänglicher Lichtstärke.
  • Zur Behebung dieser den Fahrraddynamos anhaftenden Mängel ist u. a. der Vorschlag gemacht worden, die Spannungsabgabe der Dynamos dadurch zu regeln, daß die Feldmagnete gegenüber dem Anker in axialer Richtung verschoben werden. Durch eine solche axiale Verschiebung läßt sich bei jeder Geschwindigkeit die Spannung zwischen dem der Ausgangsstellung entsprechenden Höchstwert und der Spannung Null ändern, die etwa erreicht wird, wenn die Magnete in ihrer ,ganzen Länge aus dem Anker :heraustreten. Es läßt -sich so jeder Geschwindigkeit ein Verschiebeweg zuordnen, der einem gewünschten Spannungsverlauf entspricht. Die axiale Verschiebung der Feldmagnete zum Anker stellt somit ein grundsätzlich einfaches iNIittel zur Spannungsregelung dar. Bei der praktischen Durchführung dieses Prinzips ergeben sich jedoch folgende Schwierigkeiten: r. Der Verlauf des Spannungsabfalls über dem Verschiebeweg ist hinsichtlich der Regelung ungünstig. Im ersten Teil des Verschiebewegs nimmt die Spannung nur langsam ab, so daß ein großer Teil des zur Verfügung stehenden Regleriveges nicht voll ausgenutzt werden 'kann. Der Verlauf der Spannung E über dem Verschiebeweg s ist in der Kurve A der Abb. i dargestellt. Dieses zu Beginn der Verschiebung nur schwache Abfallen der induzierten Spannung läßt sich damit erklären, daß bei kleineren Verschiebungen auch die von dem außerhalb des Ankers liegenden Teile des Dauermagneten ausgehenden magnetischen Kraftlinien noch zu einem großen Teil zu der Eisenmasse des Ankers hin abgelenkt werden und so noch zur elektrischen Induktion beitragen.
  • 2. Die Spannungsregelung durch axiale Verschiebung zwischen Feldmagneten und Anker hat zwangsläufig zur Folge, daß während des Betriebes entsprechend der jeweiligen Fahrtgeschwindigkeit mehr oder weniger große Teile des Feldmagneten aus dem Anker. herausragen. Es ist nun bekannt, daß die magnetische Kraft eines Dauermagneten sehr schnell nachläßt, wenn seine Pole nicht durch einen Anker miteinander verbunden sind, der eine Streuung der Kraftlinien weitgehend verhindert. So würden auch bei dem durch axiale Verschiebung des Feldmagneten geregelten Dynamo die Teile des Dauermagneten, die infolge der Verschiebung des öfteren nicht vom Anker umschlossen sind, schnell einen großen Teil ihrer magnetischen Wirkung verlieren. Die Folge wäre ein schnelles Unbrauchbarwerdendes Dauermagneten und damit des Dynamos.
  • Die Behebung -der im vorstehenden angeführten Mängel der durch axiale Verschiebung des Feldinagneten geregelten Dynamos ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Beide Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß neben dem Anker ein Eisenring angeordnet ist, der die infolge der Axialverschiebung aus dem Anker herausragenden Teile des Dauermagneten aufnimmt, so daß eine Streuung der von diesen Teilen ausgehenden Kraftlinien weitgehend verhindert wird.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist an den in den Abb. 2 und 3 gezeigten Beispielen schematisch dargestellt.
  • In der Abb. 2 ist i der Feldmagnet, der sich in dem die Induktionsspulen 3 tragenden Anker 2 dreht und auf der Antriebswelle 4 verschiebbar angeordnet ist. Die axiale Verschiebung des Dauermagneten wird in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle 4 und damit der Fahrtgeschwindigkeit bewirkt und kann z. B. durch einen Flielikraftregler erfolgen, wie in der Abb. 2 durch die mittels der Hebel 5 an der Antriebswelle 4 angelenkten Schwungmassen 6 dargestellt, deren Ausschlag über die Verstellhebel7 eine axiale Verschiebung der Hülse 8 und damit des Dauermagneten i bewirkt. Der Verstellung entgegen wirkt die Reglerfeder 9, die beispielsweise als Druckfeder zwischen der Magnetbuchse 8 und einem auf der Antriebswelle 4 festsitzenden , Stellring io angeordnet ist.
  • Neben dem Anker 2 ist nun gemäß der Erfindung ein Eisenring i i angeordnet. Dieser Ring stellt einen magnetischen Nebenschluß dar, der mit zunehmender Verschiebung des Dauermagneten in steigendem Maße wirksam wird. Er zieht die von dem aus dem Anker herausragenden Teil des Dauermagneten ausgehenden Kraftlinien in sich hinein und verhindert so, daß diese noch zu einem großen Teil den Anker durchsetzen und zur elektrischen Induktion beitragen können. Hierdurch wird erreicht, das gleich zu Beginn der Verschiebung ein wirksamer Abfall der induzierten Spannung einsetzt. In der Abb. i ist der Verlauf der induzierten Spannung in Abhängigkeit von dem Verschiebeweg s dargestellt, wobei .der Verschiebeweg in Verhältniswerten zur Länge des Dauermagneten aufgetragen ist, so daß der Werts = i der Verschiebung uni eine volle Länge des Dauermagneten entspricht, @d. h. dieser ragt in seiner ganzen Länge' aus dem Anker 'heraus. Die Kurve A stellt hierbei den Verlauf der Spannung ohne den erfindungsgemäß angeordneten Nebenschlußring i i dar. Dieser Spannungsverlauf ist wegen des vor allem im ersten Teil der Verschiebung nur schwachen Abfalls der Spannung hinsichtlich der Regelung sehr ungünstig, da er keine wirksame Ausnutzung des Reglerweges gestattet, die jedoch in Anbetracht der insbesondere bei dem Fahrraddynamo gegebenen räumlichen Verhältnisse unbedingt erforderlich ist. Die Kurve B stellt demgegenüber den Verlauf der Spannung über dem Verschiebeweg dar, wie er bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Nebenschlußrings i i gemessen- wurde. Da bei dem Verlauf gemäß der Kurve B von Beginn der Verschiebung an ein stetiger Spannungsabfall einsetzt, ist eine volle Ausnutzung -des zur Verfügung stehenden Reglerweges gewährleistet.
  • Dadurch, daß auch die aus dem Anker herausragenden Teile des Dauermagneten i dauernd von einer Eisenmasse umschlossen sind, wird ferner eine schädliche Streuung der magnetischen Kraftlinien verhindert. Wie schon vorher erwähnt, würde wegen des mit der Regelung verbundenen zeitweisenHerausragens vonTeilen des Dauermagneten aus dem Aniker der Dauermagnet und damit der ganze Dynamo schnell seine Wirksamkeit verlieren und unbrauchbar werden. Der erfindungsgemäß angeordnete Nebenschlußring ist somit eine unbedingte Notwendigkeit bei der Durchführung der Spannungsregelung durch axiale Verschiebung zwischen Dauermagnet und Anker.
  • Der magnetische Nebenschlußring soll möglichst so breit sein, daß er auch bei der größten vorgesehenen Verschiebung den Dauermagneten voll umschließt. Zwischen dem Nebenschlußring und dem Anker ist, wie in der Ab.b.2 dargestellt, zweckmäßig ein geringer Zwischenraum zu lassen, um ein Absinken derAusgangsspannung zu verhindern. Der NebenschlÜßring kann auch, wie in der Abb. 3 dargestellt, auf der Welle 4 fest angeordnet sein, wobei diese Anordnung den Vorteil hat, daß der Luftspalt zwischen dem Nebenschlußring i i und dem Dauermagneten enger sein kann.
  • Ist der Nebenschlußring i i, wie in der Abb. 2 dargestellt, gehäusefest angeordnet, so ist es zweckmäßig, ihn zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten aus dünnen Blechen zusammengesetzt auszuführen. Im Rahmen des Erfindungsgedankens kann dieser Nehensdhlußring, je nach dem sonstigen Aufbau des Dynamos, in verschiedenartigen Formen und Abmessungen ausgebildet sein; wesentlich ist jedoch immer, daß er die .bei der Verschiebung aus dem Anker herausragenden Teile des Dauermagneten möglichst weitgehend umschLießt und so eine Streuung der von diesen Teilen ausgehenden Kraftlinien verhindert.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetelektrische Kleinmaschine wechselnder Antriebsgeschwindigkeit, deren Feld= tnagnet gegenüber dem Anker zwecks Spannungsregelung axial verschoben wird, dadurch gekennzeichnet"daß neben dem Anker ein Eisenring (ii) so angeordnet ist, daß er die bei der Verschiebung aus dem Anker (2) herausragen-,den Teile des Dauermagneten (i) ganz oder teilweise umschließt und so mit zunehmender Verschiebung in steigendem Maße als magnetischer Nebenschluß wirksam wird.
  2. 2. Magnetelektrische Kleinmaschine wechselnder Antriebsgeschwindigkeit nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung des Nebensahlußringes (ii) aus dünnen Eisenblechen.
  3. 3. Magnetelektrische Kleinmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußring (i i) mit der Antriebswelle (4) umlaufend angeordnet ist.
DEM450A 1949-11-08 1949-11-08 Magnetelektrische Kleinmaschine wechselnder Antriebsgeschwindigkeit Expired DE839224C (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE956390C (de) * 1953-03-14 1957-01-17 Franz Villinger Dipl Ing Windkraftanlage
DE1078180B (de) * 1958-05-08 1960-03-24 Telefonbau Rufinduktor fuer Fernmeldeanlagen
DE1097551B (de) * 1958-02-10 1961-01-19 William Kober Generator mit axialem Luftspalt, bei dem ein Stator, ein um eine Achse drehbar gelagerter Rotor und zwischen Stator und Rotor ein diese trennender Luftspalt selbsttaetig veraenderlicher Groesse vorgesehen ist
US4920295A (en) * 1987-08-10 1990-04-24 Karel Holden Alternator
EP1388923A2 (de) * 2002-08-09 2004-02-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Drehende elektrische Maschine mit regelbarem Luftspalt

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