Dauermagnetsystem für magnetelektrische Kleingeneratoren und Kleinmotoren,
insbesondere für Fahrradlichtmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen in magnetischer
und konstruktiver Hinsicht besonders zweckmäßigen Aufbau des aus Dauermagneten und
Weicheisen, bestehenden magnetischen Kreises von elektrischen Kleingeneratoren,
Kleinmotoren, insbesondere von Fahrradlichtmaschinen.Permanent magnet system for magneto-electric small generators and small motors,
especially for bicycle alternators The invention relates to a magnetic
and from a constructive point of view, particularly expedient construction of the permanent magnets and
Soft iron, existing magnetic circuit of small electrical generators,
Small motors, in particular for bicycle alternators.
Bei der Dimensionierung von Dauermagneten für derartige Maschinen
kommt es im wesentlichen auf die Ermittlung des günstigsten Arbeitspunktes des dauermagnetischen
Werkstoffes an. Dieser Arbeitspunkt, der sich aus der Entmagnetisierungskurve ergibt,
verlangt die Einhaltung bestimmter Abmessungen des Magneten bei einer feststehenden
Luftspaltlänge, Luftspaltfläche und Induktion im Luftspalt. Nur bei Einhaltung der
theoretisch günstigsten Werte ist der kleinstmögliche Materialaufwand für eine bestimmte
verlangte Feldstärke gewährleistet. Aus den theoretischen Erwägungen ergibt sich
ferner, daß zu einer bestimmten Magnetstablänge bei größtmöglicher Induktion immer
nur eine optimale Luftspaltlänge gehört, und umgekehrt. Da aber bei hochwertigen
Dauermagneten, wie z. B. den durch Ausscheidungshärtung hergestellten Aluminium-Nickel-Legierungen,
zwar die Koerzitivkraft sehr groß, die Permeabilität dagegen um so kleiner und wesentlich
geringer ist als bei martensitischen Magnetwerkstoffen, ergeben sich für eine optimale
Feldstärke in Anbetracht der bei Kleingeneratoren sehr geringen Luftspalte auch
verhältnismäßig kurze Magnetstäbe. Wie also aus dem Vorstehenden folgt, ist es wesentlich,
daß die verlangte Stablänge des Magneten über die gesamte Polfläche
gleichbleibt,
weil nur dadurch eine optimale Ausnutzung des Magnetwerkstoffes über die gesamte
Polfläche ermöglicht wird.When dimensioning permanent magnets for such machines
it essentially depends on the determination of the most favorable working point of the permanent magnet
Material. This working point, which results from the demagnetization curve,
requires compliance with certain dimensions of the magnet in the case of a fixed
Air gap length, air gap area and induction in the air gap. Only if the
theoretically most favorable values is the smallest possible material expenditure for a certain
Required field strength guaranteed. From the theoretical considerations it follows
furthermore, that for a certain length of the magnet rod with the greatest possible induction
only part of an optimal air gap length, and vice versa. But since with high quality
Permanent magnets, such as B. the aluminum-nickel alloys produced by precipitation hardening,
Although the coercive force is very large, the permeability, on the other hand, is all the smaller and significant
is lower than with martensitic magnetic materials, result in an optimal
Field strength, too, in view of the very small air gaps in small generators
relatively short magnetic bars. So, as follows from the foregoing, it is essential
that the required rod length of the magnet over the entire pole face
remains the same
because only in this way an optimal utilization of the magnetic material over the whole
Pole face is made possible.
Bei den bisher bekanntgewordenen Konstruktionen bestand das Magnetsystem
entweder aus einem zylinderförmigen, mit einem Weicheisenrückschluß umgebenen Magnetring,
der entlang eines Durchmessers magnetisiert ist, oder aus einem Magnetring mit durch
Einschnürungen ausgeprägten Polen ohne jeden weiteren Rückschluß. In beiden Fällen
ist der Kraftlinienverlauf im Magnetwerkstoff nicht radial gerichtet, so daß die
magnetisch wirksame Stablänge, über den Umfang betrachtet, sehr unterschiedlich
ist. Dies macht jedoch die optimale Ausnutzung des Werkstoffes unmöglich.In the constructions that have become known so far, the magnet system existed
either from a cylindrical magnetic ring surrounded by a soft iron back yoke,
which is magnetized along a diameter, or from a magnetic ring with through
Constrictions of pronounced poles without any further conclusion. In both cases
the line of force in the magnetic material is not directed radially, so that the
magnetically effective rod length, viewed over the circumference, very different
is. However, this makes optimal use of the material impossible.
Erfindungsgemäß werden diese Mängel dadurch beseitigt, daß als geschlossener
Ringkörper mit ausgeprägten Polen versehene Dauermagneten radial magnetisiert und
von einem an sich bekannten, gegebenenfalls gleichzeitig das Maschinengehäuse bildenden
Rückschlußring aus ferromagnetischem Werkstoff umschlossen sind. Durch diese Maßnahme
entsteht eine besonders einfache Bauweise des Magnetsystems. Dabei kann die Anzahl
der ausgeprägten Pole zwei oder mehr betragen. Die radiale Magnetisierung, d. h.
eine solche, bei der innerhalb des Magneten alle Kraftlinien eindeutig auf den Systemmittelpunkt
gerichtet sind, wird dadurch erreicht, daß während des Magnetisierungsvorganges
der Innenraum des Magneten durch einen Füllkörper aus ferromagnetischem Werkstoff
ausgefüllt ist. Dieser Füllkörper hat zweckmäßig an seiner Mantelfläche der Zahl
der ausgeprägten Pole entsprechende nutenförmige Aussparungen, die mit den Einschnürungen
zwischen den Polen des Magnetringes zur Deckung gebracht werden. Die Polschuhe der
Magnetisierungsvorrichtung umfassen mit ihren den Abmessungen des Magneten und der
gewünschten Polzahl entsprechend ausgebildeten Polspitzen den Magneten so, daß der
Fluß den ausgeprägten Polen radial zugeleitet wird. Die Magnetisierungsfeldstärke
muß dabei natürlich so bemessen werden, daß sie nach Sättigung der zwischen den
Polen durch Rückschlußring bzw. Magneten gebildeten Brücke zur vollen Aufmagnetisierung
des Magneten ausreicht. Bei einem so magnetisierten Magneten ergibt sich in einem
kreisförmigen Luftspalt unter den Polen ein homogenes Feld.According to the invention, these shortcomings are eliminated in that as a closed
Annular body with pronounced poles provided with permanent magnets radially magnetized and
of a known per se, possibly forming the machine housing at the same time
Return ring made of ferromagnetic material are enclosed. By this measure
creates a particularly simple design of the magnet system. The number
of the salient poles are two or more. The radial magnetization, i.e. H.
one in which all lines of force within the magnet clearly point to the center of the system
are directed, is achieved that during the magnetization process
the interior of the magnet by a filler made of ferromagnetic material
is filled out. This filler body expediently has the number on its outer surface
Groove-shaped recesses corresponding to the salient poles, those with the constrictions
be brought to coincide between the poles of the magnetic ring. The pole pieces of the
Magnetizing device include with their the dimensions of the magnet and the
desired number of poles correspondingly trained pole tips the magnet so that the
Flux is directed radially to the salient poles. The magnetization field strength
must of course be dimensioned in such a way that after saturation of the between the
Poles formed by a return ring or magnet bridge for full magnetization
of the magnet is sufficient. A magnet magnetized in this way results in one
circular air gap under the poles a homogeneous field.
Die Einschnürungen am Magnetring sowie auch der ganze Magnetring sind
dann in fabrikatorischer Hinsicht besonders einfach und billig herzustellen, wenn
von zerkleinertem magnetischem Werkstoff ausgegangen wird, der unter Zugabe eines
Bindemittels in entsprechenden Formen gepreßt wird.The constrictions on the magnetic ring as well as the entire magnetic ring are
then particularly easy and cheap to manufacture from a manufacturing point of view, if
of crushed magnetic material is assumed, with the addition of a
Binder is pressed into appropriate forms.
Der Rückschlußring kann in beliebiger Weise mit dem dauermagnetischen
Ringkörper verbunden werden. Vorteilhaft und zum Zwecke der Materialersparnis überträgt
man die Aufgabe dieses Rückschlußringes auf das aus Eisen hergestellte Maschinengehäuse,
in welches dann der dauermagnetische Ringkörper eingesetzt oder eingepreßt wird.
Diese Anordnung ist besonders bei Fahrradlichtmaschi.nen von Vorteil, da hierdurch
nicht nur die baulichen Abmessungen weitgehend herabgesetzt werden, sondern außerdem
auch die Fabrikation vereinfacht wird. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. I ein Magnetsystem in Ansicht,
Abb.2 einen Querschnitt durch das Magnetsystem nach der Linie a-a. der Abb. I, Abb.3
eine Fahrradlichtmaschine teilweise im Längsschnitt und teilweise in Ansicht.The yoke ring can be combined with the permanent magnet in any way
Annular bodies are connected. Advantageously and for the purpose of saving material transfers
the task of this return ring on the machine housing made of iron,
into which the permanent magnetic ring body is then inserted or pressed.
This arrangement is particularly advantageous in the case of bicycle light machines, as it results in it
not only the structural dimensions are largely reduced, but also
fabrication is also simplified. In the drawing are exemplary embodiments
illustrated according to the invention, namely Fig. I shows a magnet system in view,
Fig.2 a cross section through the magnet system along the line a-a. Fig. I, Fig.3
a bicycle alternator partly in longitudinal section and partly in view.
Der von dem Weicheisenring I umschlossene dauermagnetische vierpolige
Ringkörper 2 (vgl. Abb. I und 2) besitzt zwischen je zwei benachbarten Polen Ausnehmungen
3, die sich über die ganze axiale Tiefe des Magneten erstrecken und durch welche
die wirksame Stablänge an diesen Stellen wesentlich verkürzt wird. Innerhalb des
Magnetsystems befindet sich drehbar gelagert der Weicheisenanker 6, auf den die
nicht gezeichnete Wicklung aufgebracht ist. Von den Polen des dauermagnetischen
Ringkörpers 2 gehen die Kraftlinien in radialer Richtung durch den Luftspalt 7 auf
den Anker 6 über, während sie sich auf der Außenseite des Ringmagneten durch den
Weicheisenring I schließen, so daß sie im dauermagnetischen Ringkörper .2 ebenfalls
radial verlaufen. Bei der in Abb.3 dargestellten Fahrradlichtmaschine ist der dauermagnetische
Ringkörper 4 unmittelbar in das aus Eisen bestehende Gehäuse 5 der Maschine eingepreßt,
so daß ein besonderer Eisenring sich erübrigt.The four-pole permanent magnet enclosed by the soft iron ring I.
Ring body 2 (see. Fig. I and 2) has recesses between each two adjacent poles
3, which extend over the entire axial depth of the magnet and through which
the effective rod length is significantly shortened at these points. Within the
Magnet system is rotatably mounted the soft iron armature 6, on which the
not shown winding is applied. From the poles of the permanent magnet
Annular body 2, the lines of force go in the radial direction through the air gap 7
the armature 6 over while it is on the outside of the ring magnet through the
Soft iron ring I close so that they are in the permanent magnetic ring body .2 also
run radially. In the bicycle alternator shown in Figure 3, the alternator is permanently magnetic
Ring body 4 pressed directly into the iron housing 5 of the machine,
so that a special iron ring is unnecessary.