DEM0003835MA - Verlustarmes vielpoliges Statorsystem für Fahrradlichtmaschinen - Google Patents

Description

Dynamomaschinen, welche den Strom für die Fahrradbeleuchtungen liefern, werden bekanntlich in zwei, -vier -oder mehrpoligen Magnetsystemen ausgeführt, bei welchen entweder der Magnet ruhend und der die Wicklung tragende Anker rotierend oder umgekehrt, bei welchen der Magnet rotierend und ein die Wicklung tragender Stator ruhend angeordnet ist. Von der letzteren Art in vier-und vielpoligen Ausführungen ist in vorliegender Erfindung die Rede. Diese Bauart eines vier-oder mehrpoligen Magnetsystems mit rotierendem Magnet und ruhendem, die Wicklung tragenden Stator, hat ebenfalls vielerlei Wandlungen durchgemacht, wobei man mehr oder weniger bestrebt war, einerseits mit möglichst geringen magnetischen und magnetisch-elektrischen Verlusten und ebenso geringem Fertigungsaufwand durchzukommen, andererseits versuchte man auch die äusseren Abmessungen insbesondere den Durchmesser der Lichtmaschine, möglichst klein zu gestalten und ausserdem eine tunlichst gleichmässige Leistungsabgabe bei den verschiedenen Geschwindigkeiten des Fahrrads zu erzielen. Die letzt genannte Eigenschaft blieb aber speziell nur einer möglichst vielpoligen Konstruktion vorbehalten, welche aber wegen ihrer grossen Polzahl und damit ebenso grossen Spulenzahl untragbar hoch erscheinende Herstellungskosten erforderte. Ausserdem hatten diese bekannten vielpoligen Konstruktionen immer noch verhältnismässig hohe innere Verluste (Wirbelstromverluste, magnetische Streuungsverluste, ohmsche Verluste usw.) zu deren Ausgleich bezw. Ueberwindung ein erhöhter Aufwand für einen besonders starken, volumenmässig grossen und teuren Magnet notwendig war. Alle Bestrebungen, die vorgenannten Vorteile in einer Konstruktion zu vereinen, blieben aber bisher mit den bekannten Methoden ohne Erfolg.

Gemäss der Erfindung werden nun diese Misstände dadurch beseitigt, indem eine stufenförmig abgesetzte beispielsweise zwei-vier - oder mehrschenkelige Polglocke aus Weicheisen mit einer ebenfalls zwei-vier-oder mehrschenkeligen glatten Polglocke aus Weicheisen zu einem vier-,acht-oder entsprechend vielpoligen Statorsystem dergestalt auseinandergeschoben werden, dass zwischen der stufenförmigen und der glatten Polglocke eine Ringspule zu liegen kommt, wobei die Ringspulenmitte von dem stufenförmigen Absatz der Stufenpolglocke durchdrungen wird. Die Flanschen des Ring-Spulenkörpers werden erfindungsgemäss in zweckmässiger Weise durch entsprechend gestaltete Nutungen so ausgebildet, dass sie die richtige Lage der beiden Polglocken zu einander (korrespondierend der Polteilung) zwangsläufig bewerkstelligen. Die mechanische und magnetische Verbindung der beiden Polglocken geschieht durch eine in der Mittelachse angeordneten Kopfschraube und Sechskantmutter, welche im weiteren durch entsprechende Isolation elektrisch von den Polglocken und damit von der Masse der Lichtmaschine isoliert ist. Beiderseits der äusseren Isolierscheibe wird je eine Lötöse gelegt und durch die Kopfschraube mit verschraubt, sodass die eine Lötöse mit der Masse, die andere mit der Kopfschraube selbst elektrisch verbunden ist. An diesen beiden Lötösen werden Anfang und Ende der Ringspulenwicklung angeschlossen. In das so erhaltene Statorsystem wird noch eine aus nichtmagnetischem Metall bestehende innere Zentrierplatte an der Bodenseite eingelegt, der rotierende Magnet eingesetzt und nunmehr durch zwei am Umfang sich gegenüber liegende Zylinderkopfschrauben mit dem Lageroberteil (Lagerdeckel) der Lichtmaschinen verbunden. Der Lagerdeckel wird zur Aufnahme der Polglocken mit einem inneren und einem aeusseren Zentrierring ausgeführt. Diese Massnahme hat den Zweck die freien Schenkelenden der Polglocken von innen und aussen auf den erforderlichen Durchmesser genau einzustellen. Nun wird das zylindrische Gehäuse über das Magnetsystem geschoben und unter Einführung einer Isolierscheibe in die Versenkung des um einige Millimeter im Durchmesser grösser wie der Schraubenbolzen gehaltenen Bodenloches des Gehäuses mit einer weiteren Sechskantmutter mit dem Lageroberteil und damit mit dem Magnetsystem selbst mechanisch verbunden. Zum Schluss wir in der bekannten Weise weiter verfahren und mittels einer Rändelmutter das Leitungskabel oder ein Kabelschuh für die Fortleitung des Stromes zum Scheinwerfer am Schraubenbolzenende befestigt.

Diese in der Mittelachse sitzende Kopfschraube übernimmt dementsprechend erfindungsgemäss die Erfüllung von 8 Funktionen wogegen, bei den bisherigen bekannten Konstruktionen, eine allenfalls vorhandene Schraube an der Bodenseite der Lichtmaschine nur zwei eventl. auch drei Funktionen zufielen.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines 8 poligen Statorsystems dargestellt und zwar zeigt:

Figur 1 eine stufenförmige vierschenkelige Polglocke in Ansicht und Grundriss

Figur 2 eine glatte vierschenkelige Polglocke in Ansicht und Grundriss

Figur 3 eine Ringspule in Ansicht und Grundriss und Schnitt

Figur 4 Die beiden Polglocken ineinandergeschoben mit dazwischen liegender Ringspule und mit einer unter der glatten Polglocken angeordneten Bodenscheibe und zwei Lötösen zu einem fertigen Statorsystem verschraubt.

Figur 5 eine fertig zusammengebaute Lichtmaschine im Schnitt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist eine vierschenkelige, stufenförmige Polglocke a aus Weicheisen mit einer ebensolchen vierschenkeligen, jedoch zylindrisch glatten Polglocke b derart ineinandergeschoben, dass die Ringspule c von dem stufenförmigen Absatz der Polglocke a durchdrungen wird und die Ringspule (c) selbst zwischen der äusseren Bodenfläche der Polglocke (a) und der inneren Bodenfläche der Polglocke b aufgenommen wird. Die Polglocken a und b können, wie dies bereist sonst bei Statoren üblich ist, aus mehreren dünnen Materialstärken geschichtet zusammengesetzt sein. Durch entsprechend gestaltete Nutungen d an den Spulenflanschen werden die beiden Polglocken a und b un die mit der Polteilung korrespondierende Stellung zu einander gebracht. Mit den beispielsweisen vierschenkeligen Polglocken a und b entsteht durch die beschriebene Einschliessung der Ringspule c und durch Verschraubung mittels der Kopfschraube e erfindungsgemäss ein 8 poliges Statorsystem innerhalb welchem der magnetische Kraftlinienfluss ausschliesslich nur über die eigene Materie der beiden Polglocken a und b zu fliessen hat. Die Schenkelzahl an dem Polglocken kann selbstverständlich bei praktisch gleichbleibendem Kostenaufwand ganz beliebig gewählt werden. In jedem Falle entsteht ein zweimal so viel poliges Statorsystem als bei einer Polglocke Schenkel vorhanden sind. Durch diese beschriebene konstruktive Massnahme werden bedeutende mag- netische und magnetisch -elektrische Verluste vermieden, was zur Folge hat, dass dementsprechend ein geringerer Aufwand für Herstellungskosten und Bauvolumen der Lichtmaschine erforderlich ist. Ausserdem ist durch die einfache und billige Herstellung der beliebig vielschenkeligen Polglocken gerade die an sich angestrebte Vielpoligkeit ermöglicht, ohne das dadurch zusätzliche Verluste, sowie erhöhte Kostenaufwendungen in Kauf genommen werden müssen. Im weiteren besteht eine Minderung der Herstellungskosten in der Massnahme, dass der Kopfschraube e insgesamt 8 Funktionen zugeteilt werden können und zwar:

1.) Die Kopfschraube e stellt durch Verschraubung mit der Sechskanntmutter f den rein mechanischen Verband zwischen den beiden mehrschenkeligen Polglocken (a) und (b) her;

2.) sie bewirkt damit gleichzeitig in direkt die feste Verbindung zwischen der Ringspule c und den Polglocken a und b;

3.) sie stellt in weiteren den mechanischen Verbund zwischen den Polglocken a und b und der Bodenplatte g her;

4.) sie bewirkt ausserdem durch die erzeugte Flächenpressung zwischen den Trennflächen der Polglocken a und b die notwendig gute magnetische Verbindung (Ueberleitung) von einer Polglocke zur anderen.

5.) Durch entsprechende elektrische Isolierungen gegen die Masse mittels der Isolierscheiben h und i und dem Isolierröhrchen j übernimmt die Kopfschraube e über die durch sie befestigten Lötöse k den vom dem Ringspulenende zugeleitete Stromfluss.

6.) Weiters übernimmt die Kopfschraube e die Befestigung einer zweiten Lötöse l welche auf der Bodenplatte g Massekontakt hat und mit dem zweiten Wicklungsende der Ringspule c verbunden ist.

7.) Unter Einlegung der Isolierscheibe m in die Versenkung am Gehäuseboden und durch Verschraubung mit der Sechskantmutter n übernimmt die Kopfschraube e auch die Verbindung des Gehäuses o mit dem Lagerdeckel p und damit mir dem ganzen Statorsystem.

8.) Durch Aufschrauben einer Rändelmutter g unter Zwischenklemmung des Kabelschuhes r vollzieht die Kopfschraube e die Weiterleitung des Stromflusses an den Scheinwerfer in bekannter Weise.

Claims (8)

1.) Verlustarmes vierpoliges Statorsystem für Fahrradlichtmaschinen dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrschenkelige stufenförmige Polglocke (a) aus Weicheisen mit einer ebensolchen glatten Polglocke (b) zu einem vielpoligen Stator derart zusammengefügt wird, dass eine Ringspule (c) zwischen die beiden Polglocken (a) und (b) derart zu liegen kommt, dass die stufenförmige Absetzung der Polglocke (a) von der Spulenmitte aufgenommen wird und die stufenförmige Polglocke (a) mit ihrer Bodenaussenseite mit der glatten Polglocke (b) an deren Bondeninnenseite zur Berührung kommt.

2.) Verlustarmes vielpoliges Statorsystem für Fahrradlichtmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschen der Ringspulenkörpers (c) durch entsprechend gestaltete Nutungen (d) so ausgebildet sind, dass diese Nutungen die richtige Lage der beiden Polglocken zu einander korrespondierend der Polteilung zwangsläufig bewerkstelligen.

3.) Verlustarmes vielpoliges Statorsystem für Fahrradlichtmaschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopfschraube (e) bis zu 8 Funktionen gleichzeitig zur Erfüllung übernimmt und zwar:

1.) die mechanische Verbindung der beiden Polglocken (a) u. (b)

2.) die mechanische Verbindung zwischen der Ringspule (c) mit den Polglocken (a) und (b)

3.) die mechanische Verbindung zwischen den Polglocken (a) und (b) und der Bodenplatte (g)

4.) die magnetische Verbindung der beiden Polglocken (a) und (b)

5.) die Befestigung der Lötöse (k) für den Stromzufluss

6.) die Befestigung der Lötöse (l) für den Massekontakt

7.) die mechanische Verbindung des Gehäuses (o) mit dem Lagerdeckel (p) und damit mit dem ganzen Statorsystem

8.) die Befestigung des Kabelschuhes (r) für die Stromableitung zum Scheinwerfer.

4.) Verlustarmes vielpoliges Statorsystem für Fahrradlichtmaschinen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel der Polglocken (a) und (b) bodenseitig in ihrem Inneren eine Metallscheibe (s) aus unmagnetischem Material mit den genauen Innendurchmesser des Polsystems zwecks Wahrung dieses Innendurchmessers in seiner unteren Partie aufnehmen, und dass im weiteren die Schenkel der Polglocken an der gegenüberliegenden offenen Seite durch entsprechende Gestaltung des Lagerdeckeles (p) mittels eines inneren und aeusseren Zentrierringes, an dem mit (t) bezeichneten Stellen von innen und aussen auf den gewünschten Druchmesser eingestellt werden.