DE2938771A1 - Elektrisch-mechanischer wandler - Google Patents

Elektrisch-mechanischer wandler

Info

Publication number
DE2938771A1
DE2938771A1 DE19792938771 DE2938771A DE2938771A1 DE 2938771 A1 DE2938771 A1 DE 2938771A1 DE 19792938771 DE19792938771 DE 19792938771 DE 2938771 A DE2938771 A DE 2938771A DE 2938771 A1 DE2938771 A1 DE 2938771A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
permanent magnets
rotation
axis
flat
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19792938771
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut 8521 Neunkirchen Forster
Paul 8520 Erlangen Hini
Gerd 8755 Alzenau Stransky
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19792938771 priority Critical patent/DE2938771A1/de
Publication of DE2938771A1 publication Critical patent/DE2938771A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/125Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets having an annular armature coil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12Transversal flux machines

Landscapes

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

Description

  • Elektrisch-mechanischer Wandler
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch-mechanischen Wandler mit rotierenden dauermagnetischen Bereichen mit abwechselnd entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung, die koaxial zur Rotationsachse angeordnet sind. Den Polen der magnetischen Bereiche ist jeweils ein Pol schuh eines magnetischen Rückschlußkerns zugeordnet, der mit einer Induktionsspule versehen ist.
  • Es sind elektrische Maschinen bekannt, bei denen die Wicklung koaxial in einem Maschinenteil aus dauermagnetischem Werkstoff angeordnet ist. Durch einen rotierenden Anker mit Zähnen wird der magnetische Fluß des Dauermagneten in ständigem Wechsel geschlossen und unterbrochen. In dieser Anordnung ist innerhalb der Spule kein Richtungswechsel des Magnetflusses möglich, sondern der Fluß ändert sich nur mit der Größe der Induktion. In einer verbesserten Ausführungsform der elektrischen Maschine enthält deshalb der Magnetkreis eine flache Magnetscheibe aus dauermagnetischem Oxidwerkstoff, die in axialer Richtung magnetisiert ist.
  • Diese Magnetscheibe enthält auf ihrem Umfang verteilt mehrere Pole wechselnder Richtung. Die Wicklung der Maschine ist koaxial zu der Ringscheibe aus Dauermagneten angeordnet. Der Magnetkreis ist durch relativ zur Ringscheibe rotierende Pol schuhe aus magnetisch leitendem Material geschlossen, die so geformt sind, daß sie den Magnetfluß jeder einzelnen Polarität abwechselnd durch die Spule und um die Spule herumfuhren. In einer Ausführungsform enthält der Ständer zu jedem Magnetpol des Läufers einen Polschuh, von denen jeder mit einer Wicklung versehen ist, die entweder im Inneren der Ringscheibe oder an deren Umfang angeordnet sein kann. Die Anordnung der Wicklung ist jedoch verhältnismäßig kompliziert (DE-AS 1 052 538).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Vorrichtung zu vereinfachen und zu verbessern, insbesondere soll der Wirkungsgrad der Maschine erhöht werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine ringförmige Anordnung von flachen Dauermagneten mit senkrecht zu ihren Flachseiten verlaufender Magnetisierung vorgesehen ist, deren Polflächen jeweils ein Polschuh derart zugeordnet ist, daß gleichnamige Pole über ihren Polschuh den Magnetfluß in der gleichen Richtung durch einen gemeinsamen Rückschlußkern führen.
  • In dieser Ausführungsform des Wandlers mit jeweils einem getrennten Polschuh auf den beiden Flachseiten der dauermagnetischen Bereiche des Läufers wird der Rückschlußkern mit der Läuferdrehung von einem Magnetfluß durchsetzt, der seine Richtung ändert, sobald sich die einzelnen Magneten unter dem folgenden Pol schuh des Rückschlußkerns bewegen. In der Induktionsspule wird somit ein Strom wechselnder Polarität erzeugt. Der Generator hat nur eine geringe Ausdehnung und einen einfachen Aufbau. Bei Verwendung hochwertiger Magnete für die magnetischen Bereiche des Läufers, beispielsweise Magnete auf der Basis von Samarium und Kobalt SmCo5, erhält man eine weitere Verkleinerung und damit eine Miniaturausführung des Wandlers bei gleicher Ausgangsleistung.
  • Als Lagerung des Läufers kann vorzugsweise eine magnetische Schwebelagerung vorgesehen werden, um Reibungsverluste gering zu halten.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der verschiedene AusfUhrungsbeispiele eines elektrisch-mechanischen Wandlers nach der Erfindung schematisch veranschaulicht sind.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Wandler mit einem Zahnradantrieb für den Läufer. In Figur 2 ist die Anordnung der magnetischen Bereiche des Läufers dargestellt. Figur 3 zeigt eine besondere Ausführungsform des Wandlers mit zwei Magnetspulen. In Figur 4 ist eine Ausführungsform des Wandlers mit einer besonderen Gestaltung des Läufers veranschaulicht. In Figur 5 ist die Anordnung der Magnete in der Ausführungsform nach Figur 4 dargestellt.
  • In der Ausführungsform des elektrisch-mechanischen Wandlers nach Figur 1 ist ein Läufer mit 2 bezeichnet, der als magnetische Bereiche Dauermagnete 3 und 8 enthält, die vorzugsweise aus magnetischem Material auf der Basis von Samarium und Kobalt bestehen können. Die Dauermagnete 3 und 8 sind flach gestaltet und mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung senkrecht zur Ebene ihrer Flachseiten in Richtung der Rotationsachse 11 des Wandlers magnetisiert, was in der Figur durch die Bezeichnung der Nord- und Südpole mit N bzw. S angedeutet ist. Den Polflächen der Dauermagnete 3 und 8 ist jeweils ein Polschuh zugeordnet, der über einen Steg derart mit einem der Enden eines zylindrischen Rückschlußkerns 20 verbunden ist, daß die den Nordpolen N zugeordneten Polschuhe 12 und 14 den magnetischen Fluß der Dauermagnete 3 und 8 über ihre Stege 16 bzw. 18 dem einen Ende des Rückschlußkerns 20 zuführen.
  • Der Kreis wird über das andere Ende des Rückschlußkerns 20, weiter über die Stege 17 und 19 sowie die Polschuhe 13 bzw. 15 über die Südpole der Dauermagnete 3 und 8 geschlossen. Koaxial zum Rückschlußkern 20 ist eine Induktionsspule 22 angeordnet, deren elektrische Anschlußleiter zur Vereinfachung in der Figur nicht dargestellt sind.
  • Der Läufer 2 besteht aus nichtmagnetischem Material und ist an dem oberen Ende des magnetischen flückschlusses 20 drehbar gelagert. Er kann beispielsweise an seinem Umfang mit einem Zahnkranz 24 versehen sein, der zu einem Zahnradantrieb 26 gehört. Das Zahnrad 24 wird durch ein weiteres Zahnrad 28 angetrieben, das mit einer Antriebswelle 30 versehen ist.
  • Die zur Verfügung stehende Energie, insbesondere ergonomische Energie, kann direkt der Antriebswelle 30 zugeführt werden. Sie wird jedoch vorzugsweise aus einem entsprechend dimensionierten mechanischen Speicher, beispielsweise einer Spiral-, Kegel-, Gummi-, Druck-, Blatt- oder auch Luftfeder, durch Auslösen einer Verriegelung über den Antrieb 26 dem Läufer 2 des Wandlers geliefert.
  • Die magnetischen Bereiche des Läufers 2 bestehen nach Figur 2 aus beispielsweise 8 Dauermagneten, die mit jeweils abwechselnder Magnetisierungsrichtung in Richtung der Rotationsachse 11 magnetisiert sind und in der Figur mit 3 bis 10 bezeichnet sind. Die an der gleichen Flachseite des Läufers 2 angeordneten Polschuhe des magnetischen Rückschlußkerns 20 befinden sich jeweils abwechselnd über einem Nordpol und einem Südpol. Mit der Drehung des Läufers wird dem Rückschlußkern 20 somit jeweils ein Magnetfluß wechselnder Richtung zugeführt, der in der Induktionsspule 22 elektrische Impulse wechselnder Polarität erzeugt.
  • In der besonderen Ausführungsform eines elektrischmechanischen Wandlers nach Fig. 3 mit einem besonders kompakten Aufbau ist oberhalb des Läufers 2 noch eine zusätzliche Induktionsspule 24 angeordnet, die ebenfalls von einem magnetischen Rückschlußkern 26 durchsetzt ist. In dieser Ausführungsform des Wandlers schließt sich der aus der oberen Polfläche des Magneten 3 austretende Magnetfluß über den Polschuh 12, den Steg 16, den Rückschlußkern 26 und den Steg 17 sowie den Polschuh 15 zum Magneten 8. In gleicher Weise wird der magnetische Fluß von den unterhalb des Läufers 2 angeordneten Polschuhen 13 und 14 mit Hilfe ihrer Stege 17 und 18 über den Magnetkern 20 der unteren Induktionsspule 24 zugeführt. Die Induktionsspulen 22 und 24 können beispielsweise elektrisch hintereinandergeschaltet sein, was in der Figur nicht dargestellt ist.
  • In dieser Ausführungsform kann der Läufer 2 des Wandlers beispielsweise mit einem Antrieb 30 versehen sein, dessen Antriebsachse 32 durch den hohlzylindrisch gestalteten Magnetkern 26 hindurchgeführt ist. Das untere Ende der Antriebswelle 32 kann beispielsweise als Spitzenlager 34 ausgebildet sein. Zu diesem Zweck ist das obere Ende des Rückschlußkerns 20 mit einer entsprechenden Profilbohrung versehen. Dem oberen Ende der Antriebswelle 32 wird die Antriebsenergie zugeführt, was in der Figur lediglich durch ein Handrad 36 angedeutet ist.
  • In der Ausführungsform des Wandlers nach Fig. 4 sind die Dauermagneten 43 und 48 mit ihren Flachseiten in Richtung der Rotationsachse 11 derart angeordnet, daß ihre Magnetisierungsrichtung radial zur Rotationsachse 11 verläuft. Den Magnetpolen der Magneten 43 und 48 ist jeweils ein Polschuh zugeordnet, die in der Figur mit 53, 54 sowie 63 und 64 bezeichnet sind. Die den Nordpolen zugeordneten Pol schuhe 53 und 64 führen den magnetischen Fluß jeweils über einen Steg 70 bzw. 72 zum unteren Ende eines Rückschlußkerns 74, der von einer Induktionsspule 76 umgeben ist. In gleicher Weise wird der Magnetfluß vom oberen Ende des Rückschlußkerns 74 über Stege 78 und 80 und die Pol schuhe 54 bzw. 63 zu den zugeordneten Dauermagneten 43 bzw. 48 zurückgeführt.
  • In dieser Ausführungsform des Wandlers kann der in der Figur lediglich durch die Schnittflächen seiner Dauermagnete 43 und 48 erscheinende Läufer beispielsweise mit einem in der Figur nur angedeuteten Drehkäfigantrieb 81 versehen sein.
  • Die Anordnung der Dauermagnete 43 bis 50 als magnetische Bereiche des Läufers 2 mit radialer Magnetisierung und abwechselnder Magnetisierungsrichtung ist der Darstellung nach Fig. 5 zu entnehmen. Den beiden Polen jedes der Dauermagneten 43 bis 50 ist jeweils ein Polschuh zugeordnet, die in der Figur mit 53 bis 68 bezeichnet sind.
  • Im Ausführungsbeispiel wurde ein Generator zur Umsetzung von mechanischer in elektrische Energie beschrieben. Der Magnetspule 22 kann jedoch auch elektrische Energie zugeführt werden. Dann wird im Kern 20 ein magnetisches Feld erzeugt, das sich den magnetischen Flüssen der Magneten, beispielsweise 3 und 8, über lagert. Die entstehenden magnetischen AbstoBungs- bzw.
  • Anziehungskräfte bewirken einen entsprechenden Antrieb des Läufers 2, so daß mit einer derartigen Anordnung elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden kann.
  • 5 Patentansprüche 5 Figuren

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1. Elektrisch-mechanischer Wandler mit rotierenden magnetischen Bereichen mit abwechselnd entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung, die koaxial zur Rotationsachse angeordnet sind und deren Polen jeweils ein Pol schuh eines magnetischen Rückschlußkerns zugeordnet ist, der mit einer Induktionsspule versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , ß eine ringförmige Anordnung von flachen Dauermagneten (3 bis 10 und 43 bis 50) mit senkrecht zu ihren Flachseiten verlaufender Magnetisierungsrichtung vorgesehen ist, deren Polflächen jeweils ein Polschuh (12 bis 15 sowie 53 bis 68) derart zugeordnet ist, daß gleichnamige Pole über ihren Pol schuh den Magnetfluß in der gleichen Richtung durch einen gemeinsamen Rückschlußkern (20, 26, 74) führen.
  2. 2. Wandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dauermagnete (3 bis 10) mit ihren Flachseiten senkrecht zur Rotationsachse (12) angeordnet sind und daß die Polschuhe (12 bis 15) jeweils über einen Steg (16 bis 19) mit einem Ende eines Rückschlußkerns (20) einer Induktionsspule (22) verbunden sind, die koaxial zur Rotationsachse (11) angeordnet ist.
  3. 3. Wandler nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , daß der Läufer (2) an seinem Außenmantel mit einem Zahnkranz (24) eines Zahnradantriebs (26) versehen ist (Fig. 1).
  4. 4. Wandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dauermagnete mit ihren Flachseiten senkrecht zur Rotationsachse (11) angeordnet sind und daß den beiden Flachseiten der Dauermagnete jeweils ein Rückschlußkern (20) bzw. (26) zugeordnet ist, die jeweils mit einer Induktionsspule (22, 24) versehen sind (Fig. 3).
  5. 5. Wandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dauermagnete (43, 48) mit ihrer Magnetisierungsrichtung radial zur Rotationsachse (11) angeordnet sind und eine Induktionsspule (76) umgeben, deren Rückschlußkern (74) die magnetischen Flüsse der Dauermagnete (43, 48) jeweils über einen Steg (70, 72 bzw. 78, 80) zugeführt werden.
DE19792938771 1979-09-25 1979-09-25 Elektrisch-mechanischer wandler Withdrawn DE2938771A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792938771 DE2938771A1 (de) 1979-09-25 1979-09-25 Elektrisch-mechanischer wandler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792938771 DE2938771A1 (de) 1979-09-25 1979-09-25 Elektrisch-mechanischer wandler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2938771A1 true DE2938771A1 (de) 1981-04-02

Family

ID=6081801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792938771 Withdrawn DE2938771A1 (de) 1979-09-25 1979-09-25 Elektrisch-mechanischer wandler

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2938771A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985000707A1 (fr) * 1983-07-15 1985-02-14 Michel Grosjean Moteur monophase a rotor aimante presentant n/2 paires de poles par face
WO1985000705A1 (fr) * 1983-07-28 1985-02-14 Michel Grosjean Moteur polyphase a rotor aimante presentant n/2 paires de poles par face
WO1986000765A1 (fr) * 1984-07-11 1986-01-30 Michel Grosjean Moteur monophase a rotor aimante
US4629924A (en) * 1983-07-28 1986-12-16 Michel Grosjean Multiphase motor with magnetized rotor having N/2 pairs of poles at its periphery
US4634906A (en) * 1983-07-28 1987-01-06 Michel Grosjean Multiphase motor with magnetized rotor having N pairs of poles with axial magnetization
DE10240704A1 (de) * 2002-09-04 2004-04-08 Tirron-Elektronik Gmbh Hochpolige Wechselstrommaschinen

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985000707A1 (fr) * 1983-07-15 1985-02-14 Michel Grosjean Moteur monophase a rotor aimante presentant n/2 paires de poles par face
WO1985000705A1 (fr) * 1983-07-28 1985-02-14 Michel Grosjean Moteur polyphase a rotor aimante presentant n/2 paires de poles par face
US4629924A (en) * 1983-07-28 1986-12-16 Michel Grosjean Multiphase motor with magnetized rotor having N/2 pairs of poles at its periphery
US4634906A (en) * 1983-07-28 1987-01-06 Michel Grosjean Multiphase motor with magnetized rotor having N pairs of poles with axial magnetization
US4680494A (en) * 1983-07-28 1987-07-14 Michel Grosjean Multiphase motor with facially magnetized rotor having N/2 pairs of poles per face
WO1986000765A1 (fr) * 1984-07-11 1986-01-30 Michel Grosjean Moteur monophase a rotor aimante
US4713565A (en) * 1984-07-11 1987-12-15 Michel Grosjean Single-phase motor with a magnetized rotor
DE10240704A1 (de) * 2002-09-04 2004-04-08 Tirron-Elektronik Gmbh Hochpolige Wechselstrommaschinen
DE10240704B4 (de) * 2002-09-04 2006-04-27 Tirron-Elektronik Gmbh Hochpolige, mehrphasige Wechselstrommaschine mit transversaler Flussführung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3315682A1 (de) Winkelstellglied
DE3411870A1 (de) Buerstenlose elektromagnetische rotationsgleichstrommaschine
DE2234600A1 (de) Elektrischer kleinstmotor
DE69407212T2 (de) Elektrodynamische Vorrichtung
DE3149943C2 (de) Zweiphasenschrittmotor
DE2650510C3 (de) Gleichstrommotor
DE2906795A1 (de) Impulsgeber
DE2546840C3 (de) Gleichstrom-Motorgenerator
DE2613038A1 (de) Schrittmotor
DE2938771A1 (de) Elektrisch-mechanischer wandler
DE2423665C3 (de) Kommutatorloser Gleichstrommotor mit axialem Luftspalt
EP0501521B1 (de) Bürstenloser Gleichstrommotor für niedrige Drehzahlen
DE3401776A1 (de) Kollektorloser gleichstrommotor mit eisenloser statorwicklung
DE3217827C2 (de)
DE1181796B (de) Elektromotor oder Generator
DE3217283C2 (de)
DE1052538B (de) Elektrische Maschine, deren Magnetkreis eine flache Magnetscheibe aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff enthaelt
DE4234388A1 (de) Fahrradlichtmaschine
DE3144063C2 (de)
DE1488463C3 (de) Elektrische Gleichstrommaschine mit einem scheibenförmigen Anker
DE68911905T2 (de) Elektrischer Motor ohne Stromwenderteile mit in der Richtung der Achse aufgestellten Polen und auf demselben Prinzip basierender magnetischer Motor.
DE3223897A1 (de) Buerstenloser gleichstrommotor
DE2938733A1 (de) Energiewandler
DE1788126A1 (de) Elektrischer Schrittschaltmotor
DE2122556C3 (de) Gleichstrommaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee