DE906251C - Aus einem einzigen Stueck hergestellter, mit einer Anzahl koerperlicher Pole versehener Koerper aus Dauermagnetstahl - Google Patents

Aus einem einzigen Stueck hergestellter, mit einer Anzahl koerperlicher Pole versehener Koerper aus Dauermagnetstahl

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Publication number
DE906251C
DE906251C DEN4107A DEN0004107A DE906251C DE 906251 C DE906251 C DE 906251C DE N4107 A DEN4107 A DE N4107A DE N0004107 A DEN0004107 A DE N0004107A DE 906251 C DE906251 C DE 906251C
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DE
Germany
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poles
magnetic
magnetic steel
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physical
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Expired
Application number
DEN4107A
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English (en)
Inventor
Pieter Hendrik Johanne Brouwer
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00Magnets
    • H01F7/02Permanent magnets [PM]
    • H01F7/0205Magnetic circuits with PM in general

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Description

  • Aus einem einzigen Stück hergestellter, mit einer Anzahl körperlicher Pole versehener Körper aus Dauermagnetstahl Die Erfindung betrifft einen aus einem einzigen Stück hergestellten, mit einer Anzahl körperlicher Pole versehenen Körper aus Dauermagnetstahl, insbesondere einen ringförmigen Körper mit einer großen Anzahl körperlicher Pole, bei dem der mittlere Kraftlinienweg im Magnetstahl zwischen zwei benachbarten Polen U-förmig ist. Solche bekannten Dauermagnetkörper können in stabförmiger zylindrischer oder ringförmiger Gestalt in verschiedenen Vorrichtungen angewendet werden, z. B. in Magnetfiltern und elektrischen Maschinen, wie Fahrradnabenlichtmaschinen od. -dgl. Obgleich öfters versucht wurde, solche Körper aus anisotropem Magnetstahl herzustellen, hat sich dies nur in den Fällen als möglich erwiesen, in denen Form und Ausmaße der Körper .derart sind, daß es möglich ist, durch mehr oder weniger verwickelte Anordnungen Vorzugsrichtungen in dem ganzen U-förmigen Kraftlinienweg im Magnetstahl zu schaffen. Dieses aus wirtschaftlichen Erwägungen für die Praxis, besonders bei Massenherstellung, zu verwickelte Verfahren wird aus diesem Grunde praktisch nicht durchgeführt.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem Körper der vorstehend erwähnten Art die Gesamtlänge der beiden Schenkel des U groß im Verhältnis zu der Länge der Querverbindung zwischen ihnen, zweckmäßig mehr als r,5fach, und der Werkstoff des Körpers besteht aus anisotropem Magnetstahl, dessen magnetische Vorzugsrichtung im ganzen Körper, zumindest wesentlich, parallel zur Richtung der Schenkel des U gerichtet ist.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung des Magnetkörpers nach der Erfindung wird das Magnetfeld während der Auskühlung (Härtung) des Werkstoffs zur Erzeugung .der erwünschten Anisotropie somit derart angelegt, daß die Richtung dieses Feldes parallel zu den Schenkeln des U ist, mit anderen Worten, daß die Querverbindung zwischen den Schenkeln des U nicht vorsätzlich in Richtung dieser Querverbindung magnetisiert wird, so daß sich in dieser Querverbindung keine vorsätzlich geschaffene Anisotropiewirkung ergibt. Trotzdem ist auf überraschende Weise gefunden worden, daß der zu erwartende Verlust, der sich infolgedessen ergeben könnte, verhältnismäßig gering ist. Zur Herstellung eines wirtschaftlichen Erzeugnisses muß ferner im allgemeinen die Anforderung erfüllt werden, daß das Volumen des für die Querverbindung erforderlichen magnetischen Werkstoffs maximal 301/n des Magnetstahlvolumens der beiden Schenkel beträgt, wenn diese an einer weicheisernen Platte als Joch befestigt wären und auf diese Weise insgesamt die erwünschte magnetischeLeistung liefern könnten. Durch diese Anforderung ist auch die Größe des Verhältnisses zwischen der Länge der beiden Schenkel und der Länge der Querverbindung des U festgelegt, was in der Figurbeschreibung noch näher begründet werden wird.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert, in der die schematisch dargestelltenFiguren einige Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
  • Fig. i ist eine Seitenansicht eines stabförmigen, aus einem einzigen Stück hergestellten Körpers nach der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf diesen Körper und Fig. 3 ein längs der Linie III-III (Fig. i) geführter Querschnitt durch denselben; Fig. 4 zeigt einen Teil der Fig. i in übertriebenem Maßstab; Fig. 5 und 6 sind eine Seitenansicht einer bzw. ein Querschnitt durch eine Ausführungsform; in Fig.7 ist eine Anordnung zur Vormagnetisierung und in den Fig. 8 bis io eine Seitenansicht, eine Draufsicht und ein Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt.
  • In den. Fig. i bis 3- ist ein stabförmiger, aus einem einzigen Stück hergestellter und mit einer Anzahl körperlicher Pole i versehener Körper 2 aus Dauermagnetstahl dargestellt, bei dem der mittlere Kraftlinienweg 3 im Magnetstahl zwischen zwei benachbarten Polen 4 und 5 von entgegengesetzter Polarität U-förmig ist (Fig. i).
  • Erfindungsgemäß ist die Gesamtlänge 6 der beiden Schenkel des U (Fig. 4) groß im Verhältnis zu der Länge 7 der Querverbindung zwischen ihnen, zweckmäßig mehr als das 1,5fache. Dies schließt bei Anwendung der üblichen, neuzeitlichen, anisotropen Magnetstähle im allgemeinen ein, daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Polen 4 und 5 verhältnismäßig gering ist, da der Querschnitt der Pole senkrecht zum Kraftlinienweg bei den üblichen Bauarten verhältnismäßig groß sein wird, infolge der nun einmal bestehenden Werte von Koerzitivkraft, Remanenz und (BH)""", der erwähnten Stahlarten, aus denen die Magnetlänge und der Querschnitt in bekannter Weise berechnet werden können. Dementsprechend müssen Sonderstreuverluste zwischen den benachbarten Polen 4 und 5 berücksichtigt werden.
  • Nach Berechnung der Länge des Magneten kann der Magnet entworfen werden, und zwar derart, daß die Länge eines jeden der Schenkel 6 des U-förmigen mittleren Kraftlinienweges gleich annähernd der Hälfte der insgesamt erforderlichen Magnetlänge bemessen wird. Wenn die beiden in Fig.4 mit gestrichelten Linien schraffierten Pole 4 und 5 an einer Weicheisenjochplatte befestigt würden, würde der so entstandene Magnet die gestellten magnetischen Anforderungen erfüllen. Bei dem Magnetkörper nach der Erfindung, der eben aus einem einzigen Stück hergestellt werden muß, besteht das Joch auch aus anisotropem Stahl.
  • In Fig. 4 ist schraffiert der Teil 8 aus Magnetstahl dargestellt, der infolge dieser :Maßnahme in größerer Menge zur Verwendung gelangt. Obgleich dies auf den ersten Blick verschwenderisch erscheint, ergibt sich für die Massenherstellung wirtschaftlich ein erheblicher Gewinn, wenn der zuzügliche Verbrauch an Magnetstahl weniger ist als 301/o des Volumens der beiden mit gestrichelten Linien schraffierten Pole, da zusätzliche Herstellungskosten für Anbringung gesonderter Magneten an einer Jochplatte in Wegfall kommen.
  • Ein solcher Magnetkörper kann auf im übrigen bekannte Weise, z. B. zwischen zwei Magnetpolen 9 und io (Fig. i), unter der Einwirkung eines Magnetfeldes gehärtet werden. Die Kraftlinien verlaufen in diesem Fall in Richtung der Pfeile i i. Theoretisch durfte erwartet werden, daß die Querverbindung zwischen den beiden Schenkeln gerade senkrecht zu der Richtung magnetisiert wird, in der die Vormagnetisierung in dieser Querverbindung sich vollziehen müßte, um auch die Querverbindung völlig auszunutzen, d. h. daß die Querverbindung in diesem Fall einen wesentlichen magnetischen Widerstand auf Kosten der von den beiden Schenkeln gelieferten magnetischen Leistung ergeben würde. überraschenderweise zeigt sich jedoch, daß dies nicht der Fall ist, was sich dadurch erklären dürfte, daß die Kraftlinien nach Erreichen der Querverbindung eine Streuung durchmachen, wie dies schematisch durch die Pfeile 12 (Fig. i) bezeichnet ist. Infolgedessen wird die Querverbindung zumindest mehr oder weniger in Richtung des mittleren Kraftlinienwegs 7 (Fig. 4) magnetisiert. Die verringerten Anisotropieeigenschaften der Querverbindung sowie die Streuung zwischen den Schenkeln 4 und 5 werden dabei augenscheinlich durch die größere Magnetstahlmenge 8 ausgeglichen. Wenn sich die Berechnung und Bemessung in richtiger Weise vollzogen hat, ergibt sich, daß nach der endgültigen Magnetisierung des Magneten, z. B. auf die in Fig.9 dargestellte Weise, eine Eisenplatte an der Rückseite 13 des Magnetkörpers nicht magnetisch festgehalten werden kann. Dies zeigt, daß die Zahl der Streukraftlinien an der Rückwand 13 in der Verlängerung der beiden Schenkel 4 und 5 vernachlässigbar ist, was .bei dem eingehaltenen Magnetisierverfahren nicht der Fall wäre, wenn die Querverbindung einen erheblichen magnetischen Widerstand darstellte.
  • In Fig. 5 ist ein ringförmiger Magnetkörper 1q. dargestellt, der mit radial gerichteten Polen 15 versehen ist. Ein längs der Linie VI-VI geführter Querschnitt ist in Fig. 6 dargestellt, und in Fig. 7 ist dargestellt, wie der Körper zwischen zwei Polen 16 und 17 gehärtet werden kann. Ein solcher Magnetkörper eignet sich besonders gut zur Verwendung in einer Fahrradnabenlichtmaschine, wo eine große Polezahl zur Erzeugung einer hinreichend hohen Frequenz erwünscht ist.
  • In den Fig.8, 9 und io ist ein ringförmiger Magnetkörper i8 dargestellt, der sich besonders gut zur Verwendung in einer Nabenlichtmaschine eignet. Die Pole i9 erstrecken sich hierbei in Achsrichtung seitlich des Magnetkörpers. Diese Ausgestaltung ist vorteilhafter als die nach Fig. 5, da die Polflächen, wo die magnetischen Kraftlinien austreten, durchschnittlich auf einem größeren Durchmesser liegen als in Fig. 5, so daß grundsätzlich eine größere Polezahl, z. B. 36, verwendbar ist. Ein solcher Magnetkörper kann auf die gleiche Weise wie in Fig. i zwischen Polen 9 und io vormagnetisiert werden. Die endgültige Magnetisierung kann sich unter Zuhilfenahme einiger Windungen 2o vollziehen, die um jeden Pol gelegt und aus einer Stromquelle, z. B. einer Kondensatorbatterie, gespeist werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus einem einzigen Stück hergestellter, mit einer Anzahl körperlicher Pole versehener Körper aus Dauermagnetstahl, insbesondere ringförmiger Körper mit einer großen Anzahl körperlicher Pole, bei dem der mittlere Kraft-Linienweg im Magnetstahl zwischen zwei benachbarten Polen entgegengesetzter Polarität U-förmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der beiden Schenkel des U groß im Verhältnis zu der Länge der Querverbindung zwischen ihnen, zweckmäßig mehr als i,5fach ist und daß der Werkstoff des Körpers aus anisotropem Magnetstahl besteht, dessen magnetische Vorzugsrichtung im ganzen Körper, zumindest wesentlich, parallel zur Richtung der Schenkel des U gerichtet ist. a. Körper nach Anspruch i, der ringförmig und mit einer großen Polezahl versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die körperlichen Pole sich mit der Vorzugsrichtung mindestens nahezu in radialer Richtung nach dem Mittelpunkt hin erstrecken. 3. Körper nach Anspruch i, der ringförmig und mit einer großen Polezahl versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die körperlichen Pole sich mit der Vorzugsrichtung mindestens nahezu in axialer Richtung erstrecken. q.. Körper nach Anspruch a oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring als in der Vorzugsrichtung magnetisierter Dauermagnet einen Teil des Magnetkreises einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Fahrradnabenlichtmaschine, bildet. 5. Körper nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper maximal 30010 mehr Magnetstahl enthält, als für die erwünschte magnetische Induktion im Luftschlitz erforderlich wäre. 6. Verfahren zur Herstellung eines Körpers nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper während der Vormagnetisierung in Richtung der Schenkel des U magnetisiert wird.
DEN4107A 1950-07-04 1951-07-01 Aus einem einzigen Stueck hergestellter, mit einer Anzahl koerperlicher Pole versehener Koerper aus Dauermagnetstahl Expired DE906251C (de)

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DEN4107A Expired DE906251C (de) 1950-07-04 1951-07-01 Aus einem einzigen Stueck hergestellter, mit einer Anzahl koerperlicher Pole versehener Koerper aus Dauermagnetstahl

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DE (1) DE906251C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19709089A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-10 Abb Patent Gmbh Permanentmagnetischer Antrieb für einen Schalter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19709089A1 (de) * 1997-03-06 1998-09-10 Abb Patent Gmbh Permanentmagnetischer Antrieb für einen Schalter

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