DE1214318B - Hystereselaeufer, insbesondere fuer einen Hysterese-Synchron-Kleinstmotor - Google Patents

Description

• Hystereseläufer, insbesondere für.einen-Hysterese= Synchron-Kleinstmotor. Hystereseläufer sind bei Hysterese-Synchron-Kleinstmotoren bekannt, aber auch bei Hysteresekupplungen und Hysteresebremsen. Ihr Antriebsmoment beruht auf der Wirkung eines sich relativ zum Hystereseteil bewegenden Magnetfeldes, . z. B. des Magnetfeldes eines Dauermagneten,. auf -ein gewöhnlich am Läufer angebrachtes -ferrömagnetisches Metall von hoher Koerzitivkraft und- Hysterese; solche Metalle werden üblicherweise kurz als Hysteresewerkstoffe bezeichnet.
• Die Hysteresewerkstoffe sind schwierig herzustellen, weshalb ihre Herstellung erhebliche Erfahrung erfordert und sie bedeutend teurer, sind als einfache ferromagnetische Metalle. Es wird daher gewöhnlich nicht der ganze Läufer, sondern nur ein ringförmiger Teil des Läufers aus dem Hysteresewerkstoff hergestellt. Der diesen Hystereseteil haltende- Tragkörper des Läufers besteht dabei gewöhnlich aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff, z. B. aus Aluminium. Bekannt sind aber auch Hystereseläufer, bei denen der Tragkörper des Hystereseteils ebenfalls aus einem ferromagnetischen -Metall besteht, dann aber aus einem solchen, das gegenüber dem Hysteresewerk-Stoff des Hystereseteils eine viel kleinere, praktisch vernachlässigbare Koerzitivkraft bzw. Hysterese aufweist.
• - Neben der Schwierigkeit der Herstellung von Hysteresewerkstoffen. weisen die Hysteresewerkstoffe noch den weiteren Mangel auf, daß es bislang nur verhältnismäßig wenige brauchbare Hysteresewerkstoffe gibt. Dickere Hystereseteile eines Hystereseläufers werden gewöhnlich aus gesintertem Metall hergestellt oder können aus gepulvertem, mit Kunststoff vermischtem Metall in die fertige Magnetform unter Erwärmung und Aushärtung gepreßt werden. Für dünnere Hystereseteile dagegen ist Hysteresewerkstoff in Form eines dünnen Bandes bekannt, das zu einem Ring gebogen verwendet wird. Ein bekannter bandförmiger Hysteresewerkstoff besteht beispiels, weise aus FeCuNi. Solche Hysteresewerkstoffbänder sind aber nur in vergleichsweise kurzen Längen herstellbar, was für eine laufende Fertigung nachteilig ist.
• Die Erfindung lehrt die Verwendung eines verarbeitungsgemäß besonders geeigneten magnetischen Kunststoffes, der zudem noch besonders gute Hystereseeigenschaften besitzt als Hystereseteil für den Hystereseläufer. Bekannte magnetische Kunststoffe, deren magnetische Eigenschaft auf einer Beimengung von ferromagnetischem Metallpulver zu dem Kunst- ; stoff beruht, sind auf PVC-Basis aufgebaut und lassen sich in weichelastischer Form herstellen. Unter Verwendung solcher weichelastischer, magnetischer Kunststoffe ist ein Hystereseläufer, insbesondere für einen Hysterese-Synchron-Kleinstmotor; dessen Hystereseteil aus einem mit ferromagnetischem Metallpulver vermengten Kunststoff besteht, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff weichelastisch ist und ein Gemisch von Metall-Pulver hoher Koerzitivkraft mit Metallpulver niederer Koerzitivkraft enthält. Als Metallpulver hoher Koerzitivkraft kommt z. B. das an sich bekannte Bariumeisenoxyd und als Metallpulver niederer Koerzitivkraft z. B. das ebenfalls an sich bekannte A1Ni in Frage. Die Erfindung bietet damit eine besonders einfache Möglichkeit, den Anforderungen eines Hystereseläufers an seine Werkstoffeigenschaften zu entsprechen. Je höher die Koerzitivkraft des Hysteresewerkstoffes ist, um so -höher ist zwar das Sychrorimoment, um so kleiner ist aber auch unter Umständen das Anzugsmoment. Bei dem Läufer nach der Erfindung kann schon bei der Herstellung des magnetischen Kunststoffes ein solches Mischungsverhältnis gewählt werden, daß sich ein möglichst günstiger Magnetisierungspunkt ergibt, wodurch sowohl ein hohes Synchronmoment als auch ein hohes Anzugsmoment erreicht werden kann, Bei den bisher gebräuchlichen Hysteresewerkstöffen ist dazu eine schwierige Glühbehandlung erforderlich.
• Die im Handel befindlichen weichelastischen magnetischen Kunststoffe sind beispielsweise in Form eines Flachbändstranges erhältlich. Ein von einemsolchen Strang abgeschnittenes Teilstück läßt sich in der bei anderem Hysteresewerkstoff bekannten Weise leicht zu einem Ring zusammenbiegen und an einem Hystereseläufer als Hystereseteil anbringen.
• Einige Anwendungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert. In F i g. 1 ist ein als Außenläufer ausgebildeter Hystereseläufer dargestellt, in einer Form, die bei Hysterese-Synchron-Kleinstmotoren an sich bekannt ist. Der Läufer besteht hier aus einer Aluminiumkappe 1, in die längs des Kappenrandes statt eines bisher üblichen Hysteresemetallbandes ein Streifen 2 aus weichelastischem magnetischem Kunststoff eingelegt ist. Der Streifen 2 kann von einem weichelastischen magnetischen Kunststoffstrang in einer solchen Länge abgeschnitten sein, daß er, zu einem Ring zusammengebogen, gerade in die Kappe 1 hineinpaßt. Durch seine Biegefederkraft kann sich dabei der ringförmig gebogene Streifen 2 an der Kappe 1 federnd selbst halten. Er kann aber stattdessen oder zusätzlich an der Kappe auch festgeklebt sein. Der Streifen 2 kann jedoch auch etwas länger sein, als es seinem endgültigen Ringumfang entspricht, und unter Druckvorspannung in die Kappe hineingedrückt werden.
• F i g. 2 zeigt, daß in der gleichen Weise auch der Hystereseläufer einer Hysteresebremse ausgebildet sein kann. Der Läufer ist hier ebenso wie in F i g. 1 aus einer Kappe 1 und einem ringförmigen Streifen 2 aus weichelastischem Hysteresekunststoff aufgebaut. Als zweite Kupplungshälfte ist ein zylindrischer, vorzugsweise vielpolig magnetisierter Dauermagnet 3 gezeichnet. Die Kappe 1 kann statt aus Aluminium auch aus einem anderen Werkstoff bestehen, beispielsweise aus einem harten Kunststoff oder aber ebenfals aus ferromagnetischem Werkstoff, der aber eine viel kleinere Koerzitivkraft hat als der Werkstoff des Streifens 2.
• Die in F i g. 2 gezeigte Anordnung kann statt als Hysteresebremse auch als Hysteresekupplung verwendet werden.
• In F i g. 3 ist der Hystereseläufer nach der Erfindung als Innenläufer eines Hysterese-Synchron Kleinstmotors gezeigt. Auch hier ist der Hystereseteil ein zylindrisch ringförmig gebogener Streifen 2, der aber eine größere Wandungsdicke hat als in F i g. 1 und 2 und dessen Innenraum mit einer gepreßten oder gespritzten Scheibe 4 aus unmagnetischem Kunststoff ausgefüllt ist. Die Scheibe 4 kann bei ihrer Herstellung gleich fest auf die Läuferachse 5 aufgepreßt bzw. aufgespritzt werden.
• Der Hystereseläufer nach der Erfindung ist auch als Kupplungshälfte einer Hysteresekupplung anwendbar. Bei einer Hysteresekupplung ist der an der einen Kupplungshälfte befindliche Hysteresekörper gewöhnlich entweder zylindrisch oder scheibenförmig ausbildet; beide Ausführungsformen sind bekannt. Im erstgenannten Fall kann beispielsweise ein Hystereseläufer nach F i g. 3 verwendet werden, im zweitgenannten Fall eine Ausbildung nach F i g. 4, wo der die eine Kupplungshälfte bildende Hystereseläufer aus einer Scheibe 5 mit einem Flachringbelag 6 aus einem magnetischen, weichelastischen Hysteresekunststoff besteht. Die andere Kupplungshälfte ist mit der Scheibe 7 angedeutet.
• Wenn bei der bisher beschriebenen Herstellungsweise eines Läufers nach der Erfindung ein ringförmiger Hystereseteil durch ringförmiges Zusammenbiegen eines Streifens aus weichelastischem magnetischem Kunststoff gewonnen wird, so verbleibt in jedem Fall an der Stoßstelle der beiden Streifenenden eine Stoßfuge. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann diese Stoßfuge in einfacher Weise dadÜrch vermieden werden, daß man rohr- bzw. schlauchförmigen, weichelastischen magnetischen Kunststoff verwendet und von einem solchen, fugenlosen Rohr bzw. Schlauch ein ringförmiges Stück von der gewünschten Axiallänge abtrennt, z. B. abschneidet. Der Hystereseteil 2 in F i g. 1 und 2 beispielsweise würde in diesem Fall von einem Rohr bzw. Schlauch abgeschnitten sein können, dessen Außendurchmesser gleich der lichten Weite der Kappe 1 oder auch etwas größer ist. Im zuletzt genannten Fall würde das von ihm abgetrennte ringförmige Stück beim Einfügen in die Kappe mit einer Druckvorspannung einzusetzen sein und sich damit in seiner Lage selbst festhalten. Auch beim Beispiel nach F i g. 3 und 4 kann der Hystereseteil durch Abtrennen eines ringförmigen Stückes von einem weichelastischen Kunststoffschlauch oder Kunststoffrohr gewonnen werden; im Beispiel nach F i g. 3 könnte das ringförmige Stück ebenfalls unter Zugvorspannung auf seinen Tragkörper aufgespannt werden.
• Die Verwendung des weichelastischen magnetischen Kunststoffes in Strang- oder Rohr- bzw. Schlauchform, also die Verwendung des magnetischen Kunststoffes in einer langgestreckten Form, hat für den Hystereseläufer nach der Erfindung noch einen weiteren, sehr wesentlichen Vorteil: Da die langgestreckte Form gewöhnlich im Strangspritzverfahren mittels einer Spritzdüse gewonnen wird - bei Rohr- bzw. Schlauchform wird eine Spritzdüse mit Mitteldorn verwendet --, so erfahren die Metallteilchen, die in der Regel eine mehr oder minder stark ausgeprägte Längserstreckung aufweisen, in der zunächst noch ungehärteten Kunststoffmasse beim Durchlauf durch die Spritzdüse eine weitgehende Ausrichtung parallel zur Längsrichtung des Stranges, wodurch der Kunststoffstrang eine ausgeprägte magnetische Polrichtung erhält. Män kann diesen Vorteil noch dadurch erhöhen, daß man in an sich bekannter Weise zum Herstellen des weichelastischen magnetischen Kunststoffes absichtlich .Metallpulver verwendet, dessen Teilchen eine besonders stark ausgeprägte Längserstreckung aufweisen, beispielsweise die Form kleiner Nadeln haben.
• Bei der Verwendung eines Hystereseläufers nach der Erfindung bei einem Spitzenelektrizitätszähler kann der aus weichelastischem magnetischem Kunststoff bestehende - Hystereseteil vorteilhaft ebenfalls wie nach F i g. 1 gehaltert sein, wobei das Magnetfeld innerhalb des Hystereseteiles durch einen mehrpolig polarisierten zylindrischen Dauermagneten erzeugt werden kann.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Hystereseiäufer, insbesondere für einen Hysterese-Synchron-Kleinstmotor, dessen Hystereseteil aus einem mit ferromagnetischem Metallpulver vermengten Kunststoff besteht, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Kunststoff weichelastisch ist und ein Gemisch von Metallpulver hoher Koerzitivkraft mit Metallpulver niederer Koerzitivkraft enthält.
2. 2. Anwendung eines Läufers nach Anspruch 1 bei einer Hysteresebremse oder einer Hysteresekupplung.
3. 3. Anwendung des Läufers nach Anspruch 1 bei einem Spitzenelektrizitätszähler.
4. 4. Verfahren zum Herstellen eines Läufers nach Anspruch 1 mit ringförmigem Hystereseteil, dadurch gekennzeichnet, daß von einem vergleichweise langen Streifen aus weichelastischem magnetischem Kunststoff ein Teilstück abgeschnitten und zu einem Ring der gewünschten Größe gebogen wird.
5. 5. Verfahren zum Herstellen eines Läufers nach Anspruch 1 mit ringförmigem Hystereseteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Hystereseteil durch Abtrennen eines ringförmigen Stückes von einem fugenlosen Schlauch oder Rohr aus weichelastischem magnetischem Kunststoff gewonnen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 890 741; deutsche Auslegeschrift Nr. 1021461; USA.-Patentschrift Nr. 2 583 523; VDI-Zeitschrift, 1950, S. 566; Feinwerktechnik, 1955, S. 37; Werkstoffhandbuch »Stahl und Eisen«, 3. Auflage, 1953, S. 031-1; AEG-Mitteilungen, 1960, S. 120; Elektrotechnik und Maschinenbau, 1942, S. 176 bis 188.