DE29921874U1 - Electromagnetic machine for a vehicle, especially a bicycle - Google Patents
Electromagnetic machine for a vehicle, especially a bicycleInfo
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Description
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G 49169 SG 49169 S
Elektromagnetische Maschine für ein Fahrzeug, insbesondere einElectromagnetic machine for a vehicle, in particular a
FahrradBicycle
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Maschine für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrrad, nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.The present invention relates to an electromagnetic machine for a vehicle, in particular for a bicycle, according to the preamble of claim 1.
Bei Kraftfahrzeugen werden bekannterweise zur Energieerzeugung Lichtmaschinen eingesetzt, die über einen Keilriemen angetrieben werden. Über Kollektoren bekommen diese Lichtmaschinen einen Regelstrom zum Aufbau des Erregerfeldes zugeführt, damit bei niedrigen bzw. hohen Drehzahlen die Spannung konstant bleibt. Dieser Aufbau unterliegt jedoch einem hohen Verschleiß und hat durch Reibung hervorgerufene Verluste.As is well known, motor vehicles use alternators that are driven by a V-belt to generate energy. These alternators are supplied with a control current via collectors to build up the excitation field so that the voltage remains constant at low or high speeds. However, this structure is subject to high levels of wear and tear and has losses caused by friction.
Bei Fahrrädern sind sogenannte Dynamos weit verbreitet, die am Fahrradreifen, z.B. mit einem Rollenkopf anliegen, der die Drehbewegung des Rades auf einen Generator des Dynamos überträgt. Die Benutzung eines derartigen Dynamos verlangt vom Radfahrer einen erheblichen Mehraufwand an Kraft, da das mit einer starken Feder gegen das Laufrad gepreßte Kopfrad des Dynamos mitgedreht werden muß. Die Benutzung des Dynamos führt außerdem zu einem Verschleiß des Reifens. Bei schlechten Wetterverhältnissen, wie zum Beispiel Regen oder Schnee, bei denen ein funktionierender Dynamo besonders wichtig ist, kann es auch vorkommen, daß das Kopfrad des Dynamos den mechanischen Kontakt zum Reifen verliert. Dies bedeutet, daß das Kopfrad nur noch am Reifen entlangrutscht, anstatt sich zu drehen. Dies führt dazu, daß die Beleuchtung des Fahrrades ausfällt.So-called dynamos are common on bicycles. These are attached to the bicycle tire, e.g. with a roller head, which transfers the rotation of the wheel to a generator in the dynamo. Using such a dynamo requires a lot of extra effort from the cyclist, as the dynamo's head wheel, which is pressed against the wheel by a strong spring, must also be turned. Using the dynamo also leads to tire wear. In bad weather conditions, such as rain or snow, where a functioning dynamo is particularly important, it can also happen that the dynamo's head wheel loses mechanical contact with the tire. This means that the head wheel just slides along the tire instead of rotating. This causes the bike's lights to fail.
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Ferner sind auf dem Markt noch Naben- und Walzendynamos verfügbar.Hub and roller dynamos are also available on the market.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß hierbei keine Regelung der Ausgangsspannung erfolgt, die daher aufgrund langsamer beziehungsweise schneller Drehbewegungen des Kopfrades stark schwankt. Dies kann dazu führen, daß die Stromversorgung der Lichtanlage so groß wird, daß einzelne Leuchtmittel durchbrennen.Another problem is that the output voltage is not regulated, which means that it fluctuates greatly depending on the slow or fast rotation of the head wheel. This can lead to the power supply of the lighting system becoming so high that individual lamps burn out.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Maschine für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrrad, zu schaffen, bei der die Übertragung der Drehbewegung zwischen einem sich drehenden Teil, insbesondere einem Fahrzeugrad, und einem feststehendem Teil der Maschine verbessert ist.The present invention is therefore based on the object of creating an electromagnetic machine for a vehicle, in particular for a bicycle, in which the transmission of the rotary motion between a rotating part, in particular a vehicle wheel, and a fixed part of the machine is improved.
Diese Aufgabe wird durch eine elektromechanische Maschine mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst.This problem is solved by an electromechanical machine having the features of claim 1.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die übertragung der Drehbewegung zwischen einem sich drehenden Teil eines Fahrzeuges, insbesondere einem Fahrzeugrad, und einem feststehenden Teil der Maschine verbessert ist. Dabei kann die Maschine sowohl als Generator wie auch als Motor wirken. Vorteilhafterweise wird im Generatorbetrieb die Regelung der Ausgangsspannung verbessert und wird bei einem Motorbetrieb das Drehmoment verbessert. Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, daß ein Regelfeld zur Erzeugung einer konstanten Spannung verschleißfrei erzeugbar ist.The main advantage of the present invention is that the transmission of the rotary motion between a rotating part of a vehicle, in particular a vehicle wheel, and a stationary part of the machine is improved. The machine can act as both a generator and a motor. Advantageously, the control of the output voltage is improved in generator mode and the torque is improved in motor mode. A particular advantage is also that a control field for generating a constant voltage can be generated without wear.
Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention and its embodiments are explained in more detail below in conjunction with the figures. They show:
Figur 1Figure 1
eine Spuleneinheit der erfindungsgemäßen elektromechanischen Maschine;a coil unit of the electromechanical machine according to the invention;
Figur 2Figure 2
die einem Zahnkranz zugeordnete Spuleneinheit der Figur 1 im offenen Zustand;the coil unit of Figure 1 associated with a gear ring in the open state;
Figur 3Figure 3
die dem Zahnkranz zugeordnete Spuleneinheit der Figur 1 im geschlossenen Zustand;the coil unit of Figure 1 associated with the gear ring in the closed state;
Figur 4Figure 4
eine Darstellung zur Erläuterung des sich bei der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Maschine ergebenden magnetischen Hauptflusses und der Anordnung der Regelfeldspulen;a representation to explain the main magnetic flux resulting from the electromagnetic machine according to the invention and the arrangement of the control field coils;
Figur 5 bzw. 6Figure 5 or 6
Darstellungen zur Erläuterung der Abschwächung bzw. Verstärkung des Hauptflusses;Representations to explain the weakening or strengthening of the main flow;
Figuren 7 bis 9Figures 7 to 9
Blockschaltbilder zur Erläuterung der Regelkreisschaltung der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Maschine;Block diagrams for explaining the control circuit of the electromagnetic machine according to the invention;
Figur 10Figure 10
die Aufsicht auf erfindungsgemäßen Maschine;the top view of the machine according to the invention;
einen Zahnkranz der elektromagnetischena gear ring of the electromagnetic
Figur 11Figure 11
eine Seitenansicht des Zahnkranzes der Figur 10;a side view of the gear ring of Figure 10;
Figur 12Figure 12
eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromagnetischen Maschine mit mehrerenan embodiment of the electromagnetic machine according to the invention with several
Abnehmern;customers;
Figur 13 einen Zahnkranz, der so aufgebaut ist, daßFigure 13 shows a gear ring which is constructed in such a way that
die magnetischen Flüsse segmentiert werden undthe magnetic fluxes are segmented and
Figuren 14 bis 17 Weiterbildungen der Erfindung.Figures 14 to 17 further developments of the invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine berührungslos arbeitende elektromagnetische Maschine, die nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion arbeitet. Die Maschine besitzt mindestens eine Spuleneinheit die am Rahmen oder dergleichen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Fahrrades, befestigt ist, und wenigstens einen magnetisch gut leitenden Rückschlußkranz, der Unterteilungen aufweist und an einem sich drehenden Teil des Fahrzeuges, insbesondere an einem Rad eines Fahrrades, befestigt ist.The present invention relates to a contactless electromagnetic machine that operates according to the principle of electromagnetic induction. The machine has at least one coil unit that is attached to the frame or the like of a vehicle, in particular a bicycle, and at least one magnetically highly conductive return ring that has subdivisions and is attached to a rotating part of the vehicle, in particular to a wheel of a bicycle.
Erläuterung des Generatorbetriebes.·Explanation of generator operation.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Maschine besteht aus einer Spuleneinheit 1, die in der Figur 1 dargestellt ist, und aus einem Zahnkranz 3, der beispielsweise in der Figur 2 gezeigt ist. Die Spuleneinheit 1 enthält einen Permanentmagneten 5, und Induktionsspulen 7, 9 mit Kern, wobei der Dauermagnet 5 unter einem Winkel von 90° zu den Induktionsspulen 7, 9 angeordnet ist. Durch diese Winkelstellung wird erreicht, daß das magnetische Streufeld der Induktionsspulen 7, 9 senkrecht durchsetzt wird, so daß der entstehende Fluß &phgr; sehr klein ist. Es besteht kein Überdeckungszustand.The electromagnetic machine according to the invention consists of a coil unit 1, which is shown in Figure 1, and a gear ring 3, which is shown for example in Figure 2. The coil unit 1 contains a permanent magnet 5 and induction coils 7, 9 with core, whereby the permanent magnet 5 is arranged at an angle of 90° to the induction coils 7, 9. This angular position ensures that the magnetic stray field of the induction coils 7, 9 is perpendicularly penetrated, so that the resulting flux φ is very small. There is no overlap state.
Die Figur 2 zeigt die an einem Rückschlußkranz 3 angeordnete Spuleneinheit 1 im offenen Zustand, wobei der magnetische FlußFigure 2 shows the coil unit 1 arranged on a return ring 3 in the open state, whereby the magnetic flux
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&phgr; sehr klein ist und durch Luftspalte im magnetischen Kreislauf bestimmt wird. Im offenen Zustand ist der Luftspalt, der den magnetischen Fluß bestimmt, zu dem magnetisch gut leitenden Rückschlußkranz verhältnismäßig groß. Er setzt dem Erregerfeld einen Widerstand entgegen, wodurch der magnetische Fluß &phgr; klein gehalten wird. Die in der Umfangsrichtung des Rückschlußkranzes 3 angeordneten, voneinander gleichmäßig beabstandeten Zähne sind mit 11 bezeichnet.φ is very small and is determined by air gaps in the magnetic circuit. In the open state, the air gap, which determines the magnetic flux, is relatively large compared to the magnetically highly conductive return ring. It offers resistance to the excitation field, which keeps the magnetic flux φ small. The teeth arranged in the circumferential direction of the return ring 3 and evenly spaced from one another are designated 11.
In dem in Figur 3 gezeigten geschlossenen Zustand ist der Rückschlußkranz 3 mit einem Zahnpaar 11, 11 zu den Spulen 7, 9 der Spuleneinheit 1 ausgerichtet (Überdeckung) weshalb der magnetische Kreis geschlossen ist. Der magnetische Fluß &phgr; wird jetzt nur noch durch die zwei kleinen Luftspalte zwischen den Zähnen 11, 11, die das genannte Zahnpaar bilden, und den Spulen 7, 9 der im Generatorbetrieb als Abnahmeeinheit dienenden Spuleneinheit 1 bestimmt.In the closed state shown in Figure 3, the return ring 3 is aligned with a pair of teeth 11, 11 to the coils 7, 9 of the coil unit 1 (overlap), which is why the magnetic circuit is closed. The magnetic flux φ is now only determined by the two small air gaps between the teeth 11, 11, which form the said pair of teeth, and the coils 7, 9 of the coil unit 1, which serves as the pickup unit in generator operation.
Durch die fortlaufenden Zustandsänderungen wird ebenfalls eine magnetische Flußänderung erreicht. Aufgrund dieser Flußänderung, die auch die Spulen 7, 9 durchsetzt, wird in den Spulen 7, 9 eine Induktion bewirkt, die der magnetischen Kraft entgegenwirkt. Es kann daher an den Spulen 7, 9 eine elektrische Energie abgegriffen werden. Auf Grund großer Drehzahlen oder großer Flußdichten (Induktionsdichte gemessen in Tesla der Dauermagnete) kann die Energieerzeugung stark schwanken. Beide Faktoren sind proportional zur erzeugten Leistung.The continuous changes in state also result in a change in magnetic flux. Due to this change in flux, which also passes through the coils 7, 9, an induction is caused in the coils 7, 9, which counteracts the magnetic force. Electrical energy can therefore be tapped from the coils 7, 9. Due to high speeds or high flux densities (induction density measured in Tesla of the permanent magnets), the energy generation can fluctuate greatly. Both factors are proportional to the power generated.
Da bei großen Drehzahlen große Spannungen erzeugt werden und umgekehrt kann ein Nachteil für einen an die Spuleneinheit 1 angeschlossenen Verbraucher entstehen. Es wird daher dem magnetischen Kreis ein zusätzliches Erregerfeld zugeschaltet. Dieses Erregerfeld wird gemäß Figur 4 durch RegelfeldspulenSince high voltages are generated at high speeds and vice versa, this can be a disadvantage for a consumer connected to the coil unit 1. An additional excitation field is therefore connected to the magnetic circuit. This excitation field is generated by control field coils as shown in Figure 4.
13, 15 erzeugt, die auf dem Permanentmagneten 5 angeordnet sind. Das Erregerfeld kann bei entsprechender Ansteuerung der zueinander in Reihe geschalteten Regelfeldspulen 13, 15 dem Erregerfeld des Permanentmagneten 5 entgegenwirken bzw. dieses abschwächen oder bei Zusammenwirken der genannten Erregerfelder verstärken. Das Erregerfeld der Regelfeldspulen 13, 15 wird mit der Hilfe einer später im Zusammenhang mit den Figuren 7 bis 9 näher erläuterten Regelkreisschaltung erzeugt.13, 15, which are arranged on the permanent magnet 5. The excitation field can counteract the excitation field of the permanent magnet 5 or weaken it if the control field coils 13, 15 connected in series are controlled accordingly, or can strengthen it if the said excitation fields work together. The excitation field of the control field coils 13, 15 is generated with the help of a control circuit, which will be explained in more detail later in connection with Figures 7 to 9.
Gemäß Figur 5 wird eine Schwächung des Erregerfeldes des Dauermagneten erreicht, weil der Stromfluß in den zueinander in Reihe geschalteten Regelfeldspulen 13 und 15 durch die Regelkreisschaltung so geregelt wird, daß das in ihnen entstehende Feld entgegengesetzt zu dem Feld des Dauermagneten wirkt. Das Feld des Dauermagneten ist in der Figur 5 mit (j>Magn. bezeichnet. Das von den Regelfeldspulen 13 und 15 erzeugte Regelspulenfeld ist mit &phgr;&Xgr;&rgr;. bezeichnet. Beide Felder <j>Magn. und <j>sp ergeben zusammen einen resultierenden Hauptfluß (J>res. , der für die erzeugte Spannung in den Induktionsspulen 7, 9 verantwortlich ist. Die induzierte Spannung ist aufgrund der beschriebenen Verhältnisse relativ klein.According to Figure 5, a weakening of the excitation field of the permanent magnet is achieved because the current flow in the control field coils 13 and 15 connected in series is controlled by the control circuit in such a way that the field generated in them acts opposite to the field of the permanent magnet. The field of the permanent magnet is designated in Figure 5 with (j>Magn. The control coil field generated by the control field coils 13 and 15 is designated with φ &Xgr;ρ . Both fields <j> Ma gn. and <j>sp together produce a resulting main flux (J> res . , which is responsible for the voltage generated in the induction coils 7, 9. The induced voltage is relatively small due to the conditions described.
Im Gegensatz dazu wird gemäß Figur 6 der Stromfluß durch die Regelfeldspulen 13 und 15 durch die Regelkreisschaltung so gesteuert, daß das entstehende Erregerfeld &phgr;3&rgr;. der Regelfeldspulen 13 und 15 dem Dauermagnetfeld <t>Magn. gleichgerichtet ist. Der sich ergebende Hauptfluß (j)res. ist demnach größer wie derjenige der Figur 5. Die in den Spulen 7, 9 induzierte Spannung ist relativ groß.In contrast to this, according to Figure 6, the current flow through the control field coils 13 and 15 is controlled by the control circuit in such a way that the resulting excitation field φ 3ρ of the control field coils 13 and 15 is aligned with the permanent magnetic field <t>Magn. The resulting main flux (j) re s. is therefore larger than that of Figure 5. The voltage induced in the coils 7, 9 is relatively large.
Die zur Ansteuerung der Regelfeldspulen 13 und 15 dienende Regelkreisschaltung 20 wird im folgenden im Zusammenhang mit den Figuren 7 bis 9 erläutert. Im wesentlichen besteht die Regelkreisschaltung 20 aus einem Vergleicher 21, und einemThe control circuit 20 used to control the control field coils 13 and 15 is explained below in connection with Figures 7 to 9. The control circuit 20 essentially consists of a comparator 21 and a
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diesen nachgeschalteten Stellglied 23. Dem Vergleicher 21 wird von einer Schaltung 25 eine Führungsgröße w zugeführt. Am Eingang des Vergleichers 21 liegt die Spannung X einer Induktionsspule 7, 9 an. Am Ausgang des Stellgliedes 23 wird der Strom für die Regelfeldspulen 13, 15 abgegriffen.this downstream actuator 23. A reference variable w is fed to the comparator 21 by a circuit 25. The voltage X of an induction coil 7, 9 is present at the input of the comparator 21. The current for the control field coils 13, 15 is tapped at the output of the actuator 23.
Der Regelstrom I des Stellgliedes kann über die Führungsgröße w der Schaltung 25 eingestellt werden. Beispielsweise weist die Schaltung 25 die Form eines Regelwiderstandes auf. Da die Stellgröße y sowohl einen positiven als auch einen negativen Wert besitzen kann, sollte das Stellglied 23 eine Gegentaktstufe sein, die in der Lage ist, den Strom in beiden Richtungen fließen zu lassen. Auf Grund der Flußrichtung des Stromes in den Regelfeldspulen 13 und 15 werden das Magnetfeld bestimmt und die Richtung in der es wirken soll.The control current I of the actuator can be set via the reference variable w of the circuit 25. For example, the circuit 25 has the form of a variable resistor. Since the control variable y can have both a positive and a negative value, the actuator 23 should be a push-pull stage that is able to allow the current to flow in both directions. The magnetic field and the direction in which it should act are determined based on the direction of flow of the current in the control field coils 13 and 15.
Steigt die Spannung X an der Induktionsspule 7 bzw. 9 infolge einer hohen Drehzahl des Rückschlußkranzes 3 an, so nimmt der Wert y am Ausgang des Vergleichers 21 auf Grund des Vergleiches: y = &khgr; - w, einen positiven Zustand (Fig. 8) an. Dieser Zustand bzw. dieser Wert wird aus der Differenz der Größe X (erzeugte Spannung) und der Größe w (Sollspannung) bestimmt, y dient jetzt als Regelgröße mit der das Stellglied 23 gesteuert wird. Im beschriebenen Fall wird die Stromflußrichtung des Stellgliedes 23 so sein, daß die angeschlossenen Regelfeldspulen 13, 15 ein Gegenfeld erzeugen und zwar so stark, wie dies durch den Wert y bestimmt wird. Der magnetisch resultierende Fluß &phgr;&Ggr;&THgr;&Xgr;. wird geschwächt. Die induzierte Spannung an den Induktionsspulen 7, 9 sinkt.If the voltage X at the induction coil 7 or 9 increases as a result of a high speed of the return ring 3, the value y at the output of the comparator 21 assumes a positive state (Fig. 8) due to the comparison: y = χ - w. This state or this value is determined from the difference between the value X (generated voltage) and the value w (setpoint voltage), y now serves as the control variable with which the actuator 23 is controlled. In the case described, the direction of current flow of the actuator 23 will be such that the connected control field coils 13, 15 generate an opposing field and in fact as strong as determined by the value y. The resulting magnetic flux φ ΓΘΩ . is weakened. The induced voltage at the induction coils 7, 9 drops.
Fällt im Gegensatz dazu die Spannung an den Induktionsspulen 7, 9 unter die Größe w ab, nimmt der Wert von y einen negativen Zustand (Fig. 9) an. Das Stellglied 23 wird jetzt negativ angesteuert, was zur Folge hat, daß der Stromfluß durch die Regelfeldspulen 13 und 15 im Hinblick auf seineIf, on the other hand, the voltage at the induction coils 7, 9 falls below the value w, the value of y assumes a negative state (Fig. 9). The actuator 23 is now negatively controlled, which results in the current flow through the control field coils 13 and 15 being reduced with respect to its
Richtung geändert wird. Das dabei aufgebaute Regelfeld wirkt mit dem Feld des Dauermagneten 5 zusammen, weshalb sich der magnetisch resultierende Fluß &phgr;&Ggr;&bgr;3. vergrößert und die an den Induktionsspulen 7 und 9 induzierte Spannung ansteigt.direction is changed. The control field thus created interacts with the field of the permanent magnet 5, which is why the resulting magnetic flux φ Γβ3 increases and the voltage induced at the induction coils 7 and 9 increases.
Die Figuren 10 und 11 zeigen den Aufbau eines Rückschlußkranzes 3. Im Wesentlichen weist dieser die Form eines Ringes auf, von dem aus einzelne Zähne 11, die entlang des Umfangs des Ringes gleichmäßig voneinander beabstandet sind, zu einer Seite vorstehen. Um eine Frequenzsteigerung ohne Erhöhung der Drehfrequenz des Rückschlußkranzes 3 erreichen zu können, kann die Unterteilung in den einzelnen Segmenten kleiner gemacht werden. Dies bedeutet, daß die Breite der Zähne 11 und der Zwischenräume zwischen zwei Zähnen 11 kleiner wird.Figures 10 and 11 show the structure of a return ring 3. This essentially has the shape of a ring from which individual teeth 11, which are evenly spaced from one another along the circumference of the ring, protrude to one side. In order to be able to achieve a frequency increase without increasing the rotational frequency of the return ring 3, the division into the individual segments can be made smaller. This means that the width of the teeth 11 and the spaces between two teeth 11 becomes smaller.
Wenn mehr Leistung benötigt wird, können gemäß der Figur 12 mehrere Spuleneinheiten 1 (Abnahmeeinheiten) zusammengeschaltet werden. Dabei sollte darauf geachtet werden, daß die einzelnen Permanentmagneten 5 mit ihren Polen gleich gesetzt sind, das heißt also das die Südpole zweier benachbarter Magneten und die Nordpole zweier benachbarter Magneten jeweils aneinander liegen, da sonst das entstehende Magnetfeld nicht durch die Induktionsspulen 7, 9 verlaufen würde, sondern nach außen geführt würde. In diesem Fall würden nur die beiden außen sitzenden Induktionsspulen 7, 9 zur Induktion beitragen.If more power is required, several coil units 1 (acceptance units) can be connected together as shown in Figure 12. Care should be taken to ensure that the individual permanent magnets 5 are set with the same poles, i.e. that the south poles of two adjacent magnets and the north poles of two adjacent magnets are adjacent to each other, otherwise the resulting magnetic field would not run through the induction coils 7, 9, but would be directed outwards. In this case, only the two outer induction coils 7, 9 would contribute to the induction.
Die Induktionsspulen 7, 9 der einzelnen Spuleneinheiten 1 können entweder in Serie oder parallel geschaltet werden. Das selbe gilt für die Regelfeldspulen 13, 15 der einzelnen Spuleneinheiten 1. Die außen sitzenden Induktionsspulen 7, 9 sind vom Kernquerschnitt her um den Faktor 2 kleiner wie ein Zahnquerschnitt, da hier nur der magnetische Fluß einesThe induction coils 7, 9 of the individual coil units 1 can be connected either in series or in parallel. The same applies to the control field coils 13, 15 of the individual coil units 1. The induction coils 7, 9 located on the outside have a core cross-section that is 2 times smaller than a tooth cross-section, since only the magnetic flux of one
Magneten fließt und nicht wie bei den anderen Induktionsspulen 7/9 zwei magnetische Flüsse.magnets and not two magnetic fluxes as with the other induction coils 7/9.
Bei einer Reihenschaltung der Induktionsspulen 7, 9 wird das Magnetfeld der Permanentmagneten 5 sowie das Feld der Regelfeldspulen 13, 15 nach außen gedrückt, weshalb nur die beiden äußeren Induktionsspulen zur elektrischen Induktion beitragen.When the induction coils 7, 9 are connected in series, the magnetic field of the permanent magnets 5 and the field of the control field coils 13, 15 are pushed outwards, which is why only the two outer induction coils contribute to the electrical induction.
Auch eine gemischte Parallel- bzw. Serienschaltung der Induktionsspulen ist denkbar. Dasselbe gilt für die Regelfeidspulen.A mixed parallel or series connection of the induction coils is also conceivable. The same applies to the control field coils.
Gemäß Figur 13 kann eine Vergrößerung der induzierten Spannung erziehlt werden, wenn der Zahnkranz 3' so aufgebaut wird, daß auf einer unmagnetischen Grundplatte 31 in der Umfangsrichtung einzelne U-förmige Zahnsegmentpaare 33 nebeneinander angeordnet sind, derart, daß die Schenkel des U in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgen und die die Schenkel verbindenden Querteile auf der . unmagnetischen Grundplatte 31 befestigt sind. Zwischen jeweils zwei einander zugewandten Zahnsegmentteilen zweier benachbarter Zahnsegmentpaare 33 besteht ein Luftspalt 35. Durch diese Bauart wird erreicht, daß der Flußverlauf schneller unterbrochen wird. Aufgrund dieser schnelleren Unterbrechung wird die Induktionsspannung erhöht. Der magnetische Fluß kann also nicht mehr in andere Pfade übergehen, sondern er wird durch die einzelne Luftspalte 35 in den Zahnsegmentteilen zurückgehalten. Dadurch ergibt sich eine größere Effektivität.According to Figure 13, an increase in the induced voltage can be achieved if the gear ring 3' is constructed in such a way that individual U-shaped tooth segment pairs 33 are arranged next to one another in the circumferential direction on a non-magnetic base plate 31, in such a way that the legs of the U follow one another in the circumferential direction and the cross parts connecting the legs are fastened to the non-magnetic base plate 31. There is an air gap 35 between each two tooth segment parts of two adjacent tooth segment pairs 33 that face one another. This design ensures that the flow of flux is interrupted more quickly. Due to this faster interruption, the induced voltage is increased. The magnetic flux can therefore no longer pass into other paths, but is held back by the individual air gaps 35 in the tooth segment parts. This results in greater effectiveness.
Die Figur 14 zeigt eine andere Ausgestaltung der Spuleneinheit 71, bei der zwei Permanentmagnete 51 und 52 senkrecht zu einem Jochteil 53 angeordnet sind. Die magnetischen Streufelder der Permantentmagnete 51, 52 durchsetzen die Spulen 7, 9 mit Kern jeweils waagrecht, da die Permanetnmagnete 51, 52 jeweils zurFigure 14 shows another embodiment of the coil unit 71, in which two permanent magnets 51 and 52 are arranged perpendicular to a yoke part 53. The magnetic stray fields of the permanent magnets 51, 52 pass through the coils 7, 9 with core horizontally, since the permanent magnets 51, 52 are each
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Achse der Spulen 51 bzw. 52 koaxial angeordnet sind, wohingegen bei der Spuleneinheit 1 der Figur 1 der Permanentmagnet 5 senkrecht zu den Achsen der Spulen 7, 9 ausgerichtet ist.Axis of the coils 51 and 52 are arranged coaxially, whereas in the coil unit 1 of Figure 1 the permanent magnet 5 is aligned perpendicular to the axes of the coils 7, 9.
In den Figuren 15 bis 17 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Rückschlußkranz 30 so ausgebildet ist, daß er einen Rückschluß nicht wie bei Figur 10 in der Umfangrichtung sondern in radialer Richtung bewirkt. Dies bedeutet, daß die einzelnen Rückschlußzähne 110 an einem Trägerteil 310 so angeordnet sind, daß sie in radialer Richtung verlaufen und eine Länge besitzen, die so groß ist, daß gemäß den Figuren 16 und 17 die Spuleneinheiten 1 bzw. 71 von den Rückschlußzähnen 110 bei Drehung des Rückschlußkranzes 30 voll abgedeckt werden können. Die einzelen Spuleneinheiten, die in beliebiger Zahl vorgesehen werden können, sind ebenfalls radial ausgerichtet. Der Rückschlußkranz 30 ist baulich und vom Material her gesehen relativ einfach und kostengünstig realisierbar.Figures 15 to 17 show an embodiment in which the yoke ring 30 is designed in such a way that it does not cause a yoke in the circumferential direction as in Figure 10, but in the radial direction. This means that the individual yoke teeth 110 are arranged on a carrier part 310 in such a way that they run in the radial direction and have a length that is so great that, according to Figures 16 and 17, the coil units 1 and 71 can be completely covered by the yoke teeth 110 when the yoke ring 30 rotates. The individual coil units, which can be provided in any number, are also aligned radially. The yoke ring 30 is relatively simple and inexpensive to produce in terms of construction and material.
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