-
Schwungradmagnetzünder oder Schwungradlichtmagnetzünder für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwungradmagnetzünder oder Schwungradlichtmagnetzünder
für Brennkraftmaschinen, bei dem das von einem Dauermagneten ausgehende Magnetfeld
je nach der gegenseitigen Stellung der feststehenden und umlaufenden Pole des Magnet-
und Ankersvstems im Anker eine Richtungsänderung erfährt und dessen Schwungrad ein
oder mehrere Magnetsysteme trägt und um einen oder mehrere Anker umläuft.
-
Die Erfindung geht von einem derartigen Schwungradmagnetzünder aus,
bei dem das Schwungrad aus Leichtmetall und der Dauermagnet aus einer Nickel- oder
Kobaltstahllegierung besteht. Der Dauermagnet hat dabei die Form eines offenen Ringes
und ist, in der Umfangsrichtung der Innenseite des Schwungradkranzes folgend, an
diesem befestigt. Es sind auch Bauweisen mit mehreren kleinen, am Umfang des Schwungrades
segmentartig angeordneten Magneten bekannt. Immer sind die relativ schwachen Dauermagneten
aber entlang dem Umfang, also tangential angeordnet, und das Schwungrad muß daher
aus einem den Magnetfluß nicht leitenden Werkstoff, z. B. Leichtmetall, Zink oder
Messing, bestehen. Weiterhin muß der harte Magnetstahl sehr genau bearbeitet werden,
damit
der Luftspalt zwischen Magnet und Anker möglichst klein ist.
Dabei .entstehen erhebliche bauliche Schwierigkeiten, da bekanntlich Magnetstähle
sich schwer an ihren Außenflächen bearbeiten lassen. Ein weiterer bei: der Herstellung
einer solchen bekannten Schwungradmagnetmaschine ins Gewicht fallender Nachteil
besteht darin, daß der Schwungscheibenkörper als Träger des Magnetsystems aus nicht
magnetisierbarem Werkstoff angefertigt sein muß, da bei Anwendung von zwei Dauermagnetstücken
der eiserne Schwungradkörper einen unerwünschten Nebenpfad für die magnetischen
Kraftlinien bilden würde. Des weiteren ist die Überleitung der magnetischen Kraftlinien
bei den bekannten Maschinen nicht immer auf besonders günstigen Wegen möglich, da
die hierzu notwendigen Hilfs- oder Nebenpole entweder insgesamt eine zu große Länge
aufweisen müssen, oder es machen sich besonders komplizierte Polformen zur Erreichung
eines wirksamen Flußwechsels notwendig.
-
Aufgabe der Erfindung ist eine leichtere und einfacher zu fertigende
Ausführung.
-
Die Erfindung schafft einen Schwungradmagnetzünder oder Schwungradlichtmagnetzünder
für Brennkraftmaschinen, dessen Schwungrad ein oder mehrere Dauermagnetsysteme trägt
und um einen oder mehrere ruhende Anker umläuft. Das Neue besteht darin, daß der
magnetische Fluß für den stromerzeugenden Flußwechsel im Anker von nur einem Dauermagnetstück
ausgeht, welches einen Teil eines Magnetsystems bildet, und daß der das Dauermagnetstück
enthaltende Teil oder Pol des Magnetsystems mit zusammenhängenden, vorzugsweise
aus einem Stück bestehenden Nebenpolen und mit Überleitstücken in Verbindung steht,
die den Rückschluß für die magnetischen Kraftlinien zwischen dem mit dem Dauermagneten
versehenen Pol und den beiden benachbarten Nebenpolen bilden. Dadurch ergeben sich
bauliche Erleichterungen und geringer Werkstoffverbrauch. Zur Erzielung eines kleinen
Außendurchmessers des Schwungrades wird vorteilhaft ein Dauermagnet verwendet aus
einer Magnetlegierung mit einer Koerzitivkraft von mindestens 300 Örsted. Der Dauermagnet
kann auch aus mehreren Teilmagneten mit je einer Koerzitivkraft von mindestens 300
Örsted bestehen.
-
Für Mehrabrißzünder mit größerer Polzahl sind mehrere Dauermagnetsysteme
im Schwungrad vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Hilfspol des
einen Magnetsystems mit dem Hilfspol des benachbarten Magnetsystems zusammenfällt,
also beide zu einem gemeinsamen Hilfspol vereinigt sind, wobei dann der mit dem
Dauermagneten ausgestattete Pol und jeweils einer der beiden benachbarten Nebenpole
sich in der Umfangsrichtung abwechseln.
-
Der Erfindungsgedanke kann auch bei solchen Magnetzündern angewandt
werden, bei denen zwischen der oder den beschriebenen Dauermagnetsystemen und den
Ankern ein Kraftlinienleitrad umläuft. Die unter Anwendung von umlaufenden Kraftlinienleitstücken
bzw. leiträdern aufzubauenden Magnetzünder lassen sich derart ausbilden, daß entweder
die Dauermagnetpole mit den dazugehörigen Nebenpolen außerhalb eines Kraftlinienleitrades
oder innerhalb desselben angeordnet sind. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand
in mehreren Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen Abb.
I und 2 einen Schwungradmagnetzünder in Vorderansicht mit verschiedenen Stellungen
der Schwungscheibe, Abb. 3 einen Schwungradliehtmagnetzünder in Vorderansicht, Abb.
4 einen Schnitt nach Linie A-B der Abb. I, Abb. 5 einen Schnitt nach Linie C-D der
Abb. 4, Abb. 6 ein besonderes Ausführungsbeispiel, Abb. 7 einen sechspoligen Schwungradlichtmagnetzünder
mit einer Zündspule und zwei Lichtwicklungen (drei Sehnenanker) in Vorderansicht,
Abb. 8, 9, Io einen Magnetzünder mit sechspoligem Kraftlinienleitrad mit innerhalb
des Leitrades liegender Zündspule in drei verschiedenen Leitradstellungen, Abb.
II, I2 und I3 einen Magnetzünder für Doppelzündung unter Verwendung eines sechspoligen
Kraftlinienleitrades mit außerhalb desselben angeordneten Zündspulen.
-
Es bezeichnet I die Zündspule, die in bekannter Weise einen Eisenkern
2 und zu beiden Seiten je einen Pol 3, 4 aufweist. Die Zündspule wird in üblicher
Weise an passender Stelle ortsfest angeordnet. Das Schwungrad des Zünders gemäß
Abb. I und 2 besteht aus einem topfförmigen Körper 5, der entweder aus Stahlblech
geprägt oder aus Gußeisen gemäß Abb. 6 hergestellt ist. Das an den Polen 3, 4 der
Zündspule I vorbeilaufende Magnetsystem enthält nur einen permanenten Magneten 6.
An die der Schwungradachse zugekehrte, z. B. einen Nordpol bildende Polfläche des
Magneten 6 schließt sich ein aus lamellierten Blechen zusammengesetzter Polschuh
7 an. Das Dauermagnetstück 6 ist mit der Südpolseite in ein zusammenhängendes, aus
Weicheisen oder lamellierten Blechen bestehendes Über leit oder Jochstück 8 eingesetzt.
Letzteres ist durch mehrere Schrauben 9 unmittelbar am topfförmigen Stahlblechschwungradkörper
5 angeordnet. Das permanente Magnetstück 6 sowie der daran vorgesehene Polschuh
7 sind gemeinsam durch Schrauben Io am Überleitstück 8 festgehalten, wobei das permanente,
Magnetstück 6 unmittelbar leitend mit dem überleitstück 8 in Verbindung steht. Das
vom permanenten Magnetstück 6 aus sich in der Umfangsrichtung nach beiden Seiten
erstreckende überleitstück 8 weist an seinen Enden in entsprechender Breite gehaltene
Pole i i, 12 auf. Gemäß Abb. i dreht sieh das Schwungrad 5 mit den Teilen S, 6,
7 in Richtung des Pfeiles E, wobei der Pol 6, 7 eine derartige Stellung einnimmt,
daß der vom Pol 6, 7 (Nordpol) ausgehende magnetische Kraftfuß nach dem Po14 des
Zündspulenei.senkerns 2 (Pfeil F) läuft. Der Kraftfluß verläuft dann weiter durch
den gesamten Eisenkern 2, über den Pol 3 nach dem Pol I i des Überleitstückes 8
und läuft schließlich im linken
Teil des überleitstückes weiter
bis zum Südpol des permanenten Magnetstückes 6. In der in Abb. I dargestellten Stellung
des Dauermagnetsystems ist somit der vom Dauermagneten 6 ausgehende magnetische
Kraftfluß in Richtung der Ankerpole 4-3 geschlossen. Nach kurzem Weiterlauf des
Schwungrades I kommt im Anker ein Flußwechsel der magnetischen Kraftlinien zustande,
derart, daß die Kraftlinien entgegengesetzt von Pfeil F (Abb. I) verlaufen. Die
vom Nordpol des Magnetstückes 6 ausgehenden Kraftlinien gelangen zunächst zum Pol
3 (Abb. 2) und laufen über die Pole 4 und 12, um zuletzt durch die rechte Hälfte
des Überleitpolstückes 8 nach dem Südpol des Dauermagneten 6 zu fließen. Aus der
Strecke a (Abb. 2) ist der an den Polen 4 und 7 entstehende magnetische Abriß zu
ersehen. Beide Abbildungen zeigen, daß das mit dem Pol 7 in Verbindung stehende,
mittelbar zusammenhängende Überleitpolstück 8 dazu benutzt wird, die magnetischen
Kraftlinien sowohl nach der einen (zum Pol II) wie nach der anderen Richtung (zum
Pol 12) bei einem stromerzeugenden Flußwechsel im Anker hindurchzuleiten. Es ist
auch eine Ausführungsform denkbar, bei der das Überleitungsstück 8 weggelassen und
zur Überleitung der magnetischen Kraftlinien der Schwungradkranz benutzt werden
kann, sofern letzterer bzw. der Schwungradkörper aus Stahlblech hergestellt ist.
Zu diesem Zweck müßten die Pole 6, 7 und 11, 12 am Schwungradkranz unmittelbar angeordnet
sein. Durch die letztgenannte Maßnahme wird der Bau eines Schwungradmagnetzünders
wirtschaftlicher, wobei außerdem noch ein besonders geringer Durchmesser der Maschine
erzielt werden kann.
-
Die Abb. 3 zeigt einen sogenannten Schwungradlichtmagnetzünder. Gegenüber
dem Zündstromanker 2 ist ein Eisenkern I5 mit Polen I6, I7 ebenfalls feststehend
angeordnet. Der Eisenkern 15 ist mit einer Niederspannungswicklung I8 (Lichtwicklung)
versehen. Gegenüber dem Dauermagneten 6 ist ein zweiter Dauermagnet I9 mit Polschuh
20 und Überleitstück 21, 22, 23 angeordnet. Die letztgenannten Teile gleichen vollkommen
den Teilen des Dauermagnetsystems gemäß Abb. I. Beim Vorbeilaufen der Teile I9 bis
23 an den Teilen 16 bis 18 wird in der Spule 18 ein Wechselstrom erzeugt, der zur
Speisung der an einem Kraftfahrzeug vorgesehenen Stromverbraucher dient. An Stelle
der Lichtwicklung 18 kann aber auch eine zweite Zündspule vorgesehen werden, so
daß der Magnetzünder entweder für eine Doppelzündung zu verwenden ist oder zwei
Zündfunken für einen Zweizylindermotor erzeugen kann.
-
Die Abb. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Schwungradkörper
5 des Magnetzünders aus Gußeisen hergestellt und der permanente Magnetpol aus drei
kleinen in Richtung der Schwungradachse nebeneinanderliegenden Einzelmagnetstählen
6', 6", 6"' zusammengesetzt ist.
-
Die Abb. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen sechspoligen Lichtmagnetzünder
mit Magnetschwungrad. Innerhalb des Schwungrades sind zwei Ankersysteme mit Niederspannungsspulen
25, 26 und ein Ankersystem mit einer Zündspule 27 feststehend angeordnet. Die Maschine
weist ferner drei Polschuhe 28 auf, in die permanente Magnetstücke 29, wie in Abb.
I dargestellt, eingeschlossen sind. Die mit den permanenten Magneten 29 in Verbindung
stehenden bzw. zu letzteren gehörigen Überleitpolstücke bilden ein zusammenhängendes
Ganzes. Zwischen den drei Polen 28 sind drei hervorstehende Pole 30 vorgesehen,
die von dem gemeinsamen ringförmigen Überleitpolstück 31 ausgehen bzw. an letzteres
angeformt sind, derartig, daß das ringförmige Überleu- oder Jochstück mit den herausstehenden
Polen 3o einstückig aus lamellierten Blechen gestanzt ist. Die Maschine arbeitet
in der gleichen Weise, wie dies in Abb. 3 gezeigt ist, nur werden für die stromerzeugenden
Flußänderungen die Überleitpole 3o bei entsprechender Polbewegung gemeinsam, aber
nicht gleichzeitig benutzt.
-
In den Abb. 8 bis Io wird ein Ausführungsbeispiel für einen Magnetzünder
gezeigt, bei dem zwischen dem feststehenden Anker- bzw. Induktionssystem (Zündspule)
und dem feststehenden Dauermagnetsystem Kraftlinienleitstücke, die zu einem Leitrad
vereinigt sind, hindurchlaufen. In den letztgenannten Abbildungen sind drei verschiedene
Stellungen des Leitrades 35 festgehalten. Das Leitrad 35 ist sechspolig ausgebildet,
I bis VI, und aus den Abbildungen ist zu erkennen, daß dieser Magnetzünder bei einer
Umdrehung des Leitrades 35 zwölf Abrisse erzeugt, d. h. mit dieser Maschine können
zwölf Zündkerzen betrieben werden. Dieser Magnetzünder ist demnach für die Erzeugung
von zwölf Zündfunken zum Betrieb eines Zwölfzylindermotors gedacht. Es wird also
mit Hilfe des Leitrades immer die doppelte Abrißzahl erreicht, als Leitradpole vorhanden
sind, so z. B. finden bei einem neunpoligen Leitrad achtzehn Abrisse statt. In Abb.
8 entsteht bei Stellung des Poles I des Leitrades 35 der einen Zündfunken erzeugende
Abriß innerhalb der Strecken b-c und e-f, wobei b-c und e-f als ein wirksamer Abriß
anzusehen ist. In Abb. 9 entsteht der Abriß bei kurzem Weiterlauf des Poles I in
Pfeilrichtung G innerhalb der Strecken g-h und i-k. In der Stellung des Leitrades
35 -gemäß Abb. Io entsteht nach weiterem Fortlauf des Leitradpoles I der Abriß innerhalb
der Strecken mn-it, o-p. Aus den Abb. 8 bis io ist somit zu erkennen, daß das Leitrad
35 mit seinen sechs Polen I bis VI bei einer Umdrehung zwölf wirksame Abrisse erzeugt.
-
Die Abb. i i bis 13 zeigen ein schematisches Ausführungsbeispiel für
einen Magnetzünder mit sechspoligem Leitrad, welches bei einer Umdrehung zwölf Doppelabrisse
bzw. Doppelzündungen in der Maschine erzeugt. Bei diesem Magnetzünder sind die Zündspulenanker
i außerhalb des Leitrades 35 angeordnet. Der Eisenkern 2 sowie die seitlichen Zündspulenpole
haben für das Zustandekommen des günstigsten magneti.schen:Flusses eine entsprechende
Form erhalten, indem diese Pole 3, q. nach dem Leitrad 35 zu in der Umfangsrichtung
in die Länge gezogen sind. Innerhalb des Leitrades 35 sind zwei
einander
gegenüberstehende permanente Magnetstücke 6 vorgesehen, die in entsprechend ausgebildeten,
feststehenden Neben- oder Überleitpolen 36 verankert sind. Die Magnetstücke 6 tragen
ebenfalls Polschuhe 7 nach den Ausführungen der Abb. I. Die geblätterten Überleitpole
36 sind hierbei zu einem Stück vereinigt, und sie lassen sich demzufolge einstöckig
ausstanzen. Das sechspolige Leitrad 35 erzeugt beim Vorbeilauf an der oberen Zündspule
und am oberen Magnetsystem in einer Umdrehung zwölf Abrisse, und am unteren System
werden ebenfalls zwölf Abrisse erzielt. Die Abrisse entstehen an den Punkten q,
q', r, r', wobei jeweils q, q' und r, r' als ein Abriß zu werten ist.