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Wälzankermagnet, insbesondere zum Antrieb von Haarschneidemaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wälzankermagnet, insbesondere zum Antrieb von
Haarschneidemaschinen u. dgl., mit einem dreischenkeligen, vorzugsweise E-förmigen
Magnetsystem, dessen Mittelschenkel einen Dauermagnet enthält und an seiner dem
hin und her bewegbaren Anker zugekehrten Stirnseite schwach zylindrisch gewölbt
ist, während die beiden den Anker wechselweise anziehenden Außenschenkel je eine
an Wechselspannung anschaltbare Magnetisierungsspule tragen.
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Bei derartigen Antrieben tritt eine Überlagerung zwischen dem von
den Magnetisierungsspulen ausgehenden Wechselfluß und dem Dauermagnetfluß auf. Am
reinsten zeigt sich diese Überlagerung, wenn die Amplitude des Wechselflusses gleich
der Größe des Dauermagnetflusses in jedem Außenschenkel ist. In diesem Fall können
sich in einem bestimmten Zeitmoment im einen. Außenschenkel die Flüsse aufheben,
während im anderen Schenkel die Gesamtinduktion auf das Doppelte des von dem Dauermagnetfluß
allein erzeugten Wertes ansteigt. Der Anker wälzt sich dabei in Richtung auf diesen
Schenkel hin unter gleichzeitiger Verkleinerung des Luftspaltes zwischen diesem
Schenkel und dem ihm gegenüberstehenden Ankerende. Durch die bei der Bewegung des
Ankers auftretende Änderung der Luftspalte zwischen den Ankerenden und
den
Außenschenkeln verteilt sich nicht nur der Dauermagnetfluß unsymmetrisch vom Mittelschenkel
auf die Außenschenkel, sondern ein Teil. des Wechselflusses sucht auch seinen Weg
über -den im Mittelschenkel untergebrachten Dauermagnet zu nehmen.
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Das Auftreten eines Wechselflusses im Dauermagnet erzeugt Wirbelströme
und kann schließlich ein Nachlassen seiner magnetischen Kraft heibeiführen.
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Beides läßt sich ;nach der Erfindung dadurch vermeiden, daß um den
Magnet ein aus mindestens einer Windung (bestehender Kurzschlußring z. B, aus Kupfer
gelegt wird.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ein Doppelwälzankermagnet dargestellt Fig. I zeigt den Doppedwälzankermagnet teilweise
im Schnitt mit dem Anker in seiner Mittellage und Fig. 2 in gleicher Darstellung,
jedoch mit dem Anker in einer seiner Endlagen.
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Der Doppelwälzankermagnet hat einen Anker II und ein E-förmiges Magnetsystem,
das zwei durch einen Steg I4 verbundene, aus Blechen geschichtete Außenschenkel
I2 und 13 sowie einen Mittelschenkel enthält, der aus einem prismatischen, in der-
angegebenen Richtung polarisierten Dauermagnet 15 mit einem aufgesetzten Polschuh
16 besteht. Der Polschuh ist ebenso wie die Außenschenkel aus Blechen zusammengesetzt.
An seiner als Wälzbahn 17 für den Anker dienenden Fläche ist er mit einem sehr großen
Radius R zylindrisch gewölbt. Auf jedem der Außenschenkel sitzt eine Magnetisierungsspule
18 bzw. I9. Beide Spulen sind zum Anschluß an ein Wechselstromnetz bestimmt. Ihr
Wickelsinn ist so gewählt, daß die von ihnen erzeugten Teilwechselflüsse sich zu
einem Gesamtwechselfluß 01 zusammensetzen, der während .einer Halbperiode des in
den Spulen fließenden Magnetisierungsstromes die angedeutete Richtung, in der nächsten
Halbperiode die entgegengesetzte Richtung hat.
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Der von den Datiermagnet 15 ausgehende Fluß teilt sich bei der dargestellten
Mittellage des Ankers in zwei gleiche Flußhälften 02 und 03 auf, denen sich in den
Außenschenkeln der Wechselfluß 01 überlagert.
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In der in Fig. I gezeichneten Mittellage des Ankers, in der die beiden
Luftspalte zwischen den Ankerenden und den Außenschenkeln gleich groß sind, heben
sich bei der in der Einleitung geschilderten Voraussetzung die Flüsse 0s und 01
im Außenschenkel 13 gegenseitig auf, während im Außenschenkel 12 sich die gleich
großen Flüsse 01 und 02 addieren. Der Anker wälzt sich daher entgegen der Kraft
den Rückführfeder 2,1 auf der Wälzbahn I7 in Richtung auf .den Schenkel I2 ab, bis
er einen Ausschlag erreicht, der etwa der in Fig. 2 dargestellten Endlage entspricht.
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In dieser Stellung ist der Luftspalt zwischen dem Anker II und der
Stirnseite des Außenschenkels I2 beträchtlich kleiner als in der Stellung nach.
Fig. I, während der Luftspalt am Schenkel 13 wesentlich größer geworden ist. Dies
hat zur Folge-, daß der vom Magnet 15 ausgehende Gesamtgleichfluß größer wird und
zum größten Teil als Fluß 02 über den Schenkel 12 geht (s. Fig. 2).
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Allein hierdurch entsteht schon -- abgesehen von den Einflüssen der
Magnetisierungsspulen -ein in seiner Größe schwankender Dauermagnetfluß, dessen
Größtwert dann erreicht wird, wenn der Anker in eine seiner -beiden Endlagen gelangt;
er hat seinen Kleinstwert bei Mittellage des Ankers. Da die Ankerbewegung synchron
zur Frequenz des Betriebswechselstromes erfolgt, ist die Frequenz der so entstehenden
Änderung des Dauermagnetflus.ses doppelt so groß wie die Frequenz des Betriebsstromes.
In dem nicht lamellierten Dauermagnet 15 entstehen daher Wirbelströme von der doppelten
Netzfrequenz, die ihre Ursache in der von der Ankerstellung abhängigen Größe des
magnetischen Leitwertes haben.
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Die Ankerstellung und damit die wechselnde Größe der wirksamen Luftspalte
wirkt sich außerdem auch auf die Verteilung des Wechselflusses im Magnetsystem aus,
und zwar in der Weise, daß der Magnet auch von einem beträchtlichen, von den Magnetisierungsspulen
ausgehenden Wechselfluß durchsetzt wird.
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Am einfachsten läßt sich dies übersehen, wenn man annimmt, daß die
Spulen 18 und I9 hintereinandergeschaltet :sind und von einem gemeinsamen Magnetisierungsstrom
durchflossen werden.
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Wegen des sehr kleine Luftspaltes am Schenkel I2 wird von der Spule
18 auch :bei kleiner Stromstärke ein kräffiger Wechselfluß $i erzeugt, der ebenso
wie der Dauermagnetfluß 02 seinen Weg über den Dauermagnet nimmt. Der von der Spule
I9 erzeugte Wechselfluß O3' nimmt wohl auch seinen Weg, .und zwar in entgegengesetzter
Richtung über den Dauermagnet. Während jedoch in der Mittelstellung nach Fig. I
Symmetrie herrscht und die etwa über den Dauermagnet gehenden Teilwechselflüsse
sich gegenseitig aufheben können, ist dies. )bei einer Ankerstellung nach Fig. 2
nicht möglich. Denn 'hier ist der Teilwechselfluß 03 wegen des großen Luftspaltes
so klein gegenüber dem von der Spule 18. erzeugten Teilfluß 01', daß er praktisch
bedeutungslos ist und der Fluß d1 bzw. 1) -(»i im Dauermagnet sowohl entmagnetisierende
als auch wirbelstromebildend zur Wirkung kommt.
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Um dies zu verhindern, oder derartige Wechselflüsse wenigstens zu
dämpfen, ist um den Dauermagnet ein Kurzschlußring 2o gelegt, der aus einem an seinen
Enden verbundenen Kupferblechstreifen besteht. Die in diesem Ring entstehenden Kurzsch:lußströme
wirken ein bekannter Weise den sie erzeugenden Wechselflüssen entgegen. Da die Stromwärmeverluste
oder Kurzschlußwindung relativ niedrig sind, tritt nur eine uübeträchtliche Leistungemchraufnahme
aus dem Netz auf.