Magnetelektrische Zünd-- oder Zünd- und Lichtmaschine für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Zünd- oder Zünd- und Lichtmaschinen für Brenn- kraftmaschinen mit umlaufenden oder feststehenden Ankern, bei denen der induzierende Magnetfluss von Dauermagneten erzeugt wird.
Bei der Durchbildung von elektrischen Geräten aller Art, die mit Dauermagneten ausgerüstet werden sollen, ist man überall bestrebt, die Dauermagnete optimal auszunutzen, um für das jeweilige Gerät die kleinsten Magnetvolumen zu erhalten, da vorwiegend Dauermagnete zum Einbau gelangen, die aus Legie rungen mit verhältnismässig hohen Prozentsätzen an teueren und knappen Legierungselementen, wie Nickel, Cobalt usw., bestehen.
Bei der Konstruktion von Magnet- oder Licht- magnetzündern treten die Forderungen nach opti maler Ausnutzung der Dauermagnetwerkstoffe noch bedeutend stärker in Erscheinung, da sich bekannt lich bei diesen Geräten der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises, bedingt durch die Funk tion des Gerätes, dauernd ändert, und zwar zwi schen einem Kleinstwert, der. fast magnetischem Kurzschluss gleichkommt, und einem offenen Magnet kreis.
Es ist ferner bekannt, dass die bisher zum Aufbau von magnetischen Zünd- oder Zünd- und Lichtmaschinen angewendeten Magnetwerkstoffe ge krümmte Entmagnetisierungslinien aufweisen, wobei bei allen diesen Werkstoffen eine erhebliche<B>Ab-</B> weichung der permanenten Zustandslinie von der Entmagnetisierungslinie besteht.
Die sich im Betrieb von Magnetzündapparaten einstellende permanente, als Gerade anzusehende Zustandslinie, die bei den jeweiligen Magnetwerkstoffen in einem bestimmten Winkel zur Tangente in der Mitte des Arbeits bereiches der Entmagnetisierungslinie verläuft, lässt erkennen, dass mit derartigen Magneten eine optimale Ausnutzung beim Bau von Magnetzündem nicht er reichbar ist;
vielmehr ergibt sich der Zustand, dass zwangläufig ein hoher Aufwand von Magnetwerk stoff entsteht, wenn Magnete zum Einbau kommen, bei denen der Winkel zwischen der Tangente in der Mitte des Arbeitsbereiches der Entmagnetisierungs- linie und der permanenten Zustandslinie gross ist.
Bei Verwendung von Magnetwerkstoffen mit hohen Prozentsätzen an wertvolllen Metallzusätzen ist daher der sich ergebende hohe Aufwand an Ma gnetwerkstoffen beim Aufbau von Zündapparaten ein empfindlicher wirtschaftlicher Nachteil.
Aus den Entmagnetisierungslinien der bekannten Magnetlegierungen mit hohem (BH)""", lässt sich er kennen, dass mit steigendem (BH)"1".,-Wert die Krüm mung der Entmagnetis <B>'</B> ierungslinie zunimmt. Daraus folgt, dass diese Werkstoffe, in bezug auf Aus nutzung, für den speziellen Fall des Magnetzünders ungünstig liegen, weil die permanente Zustandslinie durch diese Krümmung stark beeinflusst wird.
Das ergibt, dass von der untern Grenze des Arbeits bereiches (offener magnetischer Kreis) bis zur obern Grenze des Arbeitsbereiches (beinahe magnetischer Kurzschluss) ein starker Abfall der Magnetisierung eintritt.
Dieser starke Abfall muss bei Auslegung des Dauermagneten für einen Magnetzünder von vorn herein in Rechnung gestellt werden und bedingt eine wesentliche Erhöhung des erforderlichen Dauer- magnetvolumens. Daraus geht hervor, dass ein hohes (BH)"1"" bei gleichzeitiger starker Krümmung der Entinagnetisierungslinie bei Dauermagneten für Ma gnetzünder nie erreicht werden kann. Der Wert BH an der obern Grenze fällt bis auf rund 50-Ilo des (BH)"",.,-Wertes ab.
Es lässt sich auch erkennen, dass mit zunehmender Krümmung der Entmagnetisie- rungslinie die Neigung der permanenten Zustands- linie zur Tangente in der Mitte des Arbeitsbereiches der Entmagnetisierungslinie grösser wird. Die Lage der obern Grenze des Arbeitsbereiches eines Magnet werkstoffes wird durch den Aufbau des magneti schen Kreises bestimmt. Dabei spielen Luftspalte, die durch das Zusammenfügen der Permanent magnete mit den Überleitgliedern, bedingt sind, eine wesentliche Rolle.
Bei Magnetwerkstoffen, deren Entmagnetisierungslinie stark gekrümmt ist, wird dadurch der Abfall der Magnetisierung mitbestimmt. In der praktischen Ausführung von Magnetzündern, bei denen die Magnetwerkstoffe eine gekrümmte Entmagnetisierungslinie aufweisen, wird es erforder lich, die Trennflächen zwischen Magnet und überleit- gliedern einwandfrei plan bzw. gutpassend auszu führen,
was einen erheblichen Arbeitsaufwand durch Schleifen und andere spanabhebende Arbeiten mit sich bringL Schliesslich hat sich bei Anwendung von Magnet werkstoffen mit gekrümmter Entmagnetisierungs- linie als besonderer Nachteil herausgestellt, dass z. B. beim Transport solcher Geräte oder bei der Stape lung derselben gegenseitige Entmagnetisierung ein tritt. Auch für den Reparatursektor, der bei magne tischen Zünd- und Zünd- und Lichtmaschinen eine wesentliche Rolle spielt, treten bei Demontagen der Geräte Entmagnetisierungen auf, wenn Magnete der oben genannten Art zum Einbau gelangen.
Die Erfin dung beruht nun auf der Erkenntnis, dass sich für den Aufbau von magnetischen Zünd- oder Zünd- und Lichtmaschinen von Brennkraftmaschinen eine opti male Ausnutzung der Magnetwerkstoffe und ein wesentlich geringerer Aufwand dieser Werkstoffe nur erzielen lassen durch Anwendung solcher Dauer- magnetwerkstoffe, bei denen erfindungsgemäss das Verhältnis der Neigung m der Tangente in der Mitte des Arbeitsbereiches der Entmagnetisierungslinie zur Neigung #t, der permanenten Zustandslinie, das heisst
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bis 1,
25 ist. Aus diesem Verhältnis erg ,ibt sich zunächst, dass es sich hierbei um Magnetwerk stoffe handelt, bei denen die Entmagnetisierungslinie entweder eine Gerade oder eine leicht gekrümmte Linie ist, wobei gefunden wurde, dass in bezug auf Werkstoffaufwand der Wert
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an der äussern Grenze liegt und für den Bau von Magnet- zündem noch vertretbar ist.
Ein über<B>1,25</B> hinaus gehender Wert lässt aus den magnetischen Eigen schaften bzw. -daten erkennen, dass <I>BH</I> an der obern Arbeitsgeraden so weit vom (BH)""",-Wert absinkt, dass eine Anwendung solcher Dauermagnete in Ma- gnetzündapparaten alle vorstehend beschriebenen Nachteile mit sich bringen und demzufolge einen. leistungsgünstigen und wirtschaftlich vorteilhaften Aufbau von Zündapparaten für Brennkraftmaschinen nicht gewährleisten.
Die Fig. <B>1</B> der Zeichnung veranschaulicht in einem Diagramm von verschiedenen Dauermagneten im zweiten Quadranten aufgenommene Entmagneti- sierungslinien, und rechts davon sind hierzu die BH-Werte gegenübergestellt. Es handelt sich hierbei um die unter den Markenbezeichnungen<B>(1)</B> Alnico V , (2) Aln! Xll , <B>(3)</B> Alni 120> bekannten Ma gnetwerkstoffe und einen Oxyddauermagneten (4) mit einer Koerzitivkraft von<B>1800</B> Oersted und einer Re- manenz von 2000 Gauss.
Der grosse (BH)"",_,-Wert des Magneten<B>1</B> ent steht nicht allein durch seine hohen Werte der Re- manenz und der Koerzitivkraft, sondern auch durch die starke Krümmung seiner Entmagnetisierungslinie. Das Neigungsverhältnis für diesen Magnetwerk stoff im Bereich von (BH)"",
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ist etwa<B>10,3.</B> Lässt man bei Anwendung dieses Magneten beim Bau von Magnetzündern einen Abfall von<I>BH</I> auf der Ent- magnetisierungslinie von 9011/o von<I>(BH)"",<B>zu,
</B></I><B> so</B> bedeutet dies eine Begrenzung des Arbeitsbereiches durch die Punkte<B>A</B> und B, denen die magnetischen Widerstandsgeraden a und<B>b</B> zugeordnet sind. Die Widerstandsgerade a gilt für die Arbeitsstellung des Magneten und die Gerade<B>b</B> für den offenen Kreis. Bringt man nun den Magneten aus dem offenen Kreis B wieder in den geschlossenen, so verläuft der magnetische Zustand des Magneten nicht entlang der Entmagnetisierungslinie zu<B>A,</B> sondern entlang der permanenten Zustandslinie zu<B>A.</B> Die nutzbare Energie in diesem Punkte ist entsprechend dem Pro dukt seiner Koordinaten nur noch 47,810/9 des (BH)I""-Wertes. Das Volumen des Magneten errech net sich hieraus auf über das Doppelte des nach dem (BH)
"""-Werte zu Erwartenden. Bei den meisten Magnet zündern liegen die Verhältnisse so, dass der Widerstand des offenen Kreises so hoch ist, dass die untere Arbeitsgrenze<B>b</B> noch weiter absinken würde. Um dies zu vermeiden, muss der Widerstand des ma gnetischen Kreises künstlich verringert werden. Der durch diesen verringerten Widerstand abgeleitete Fluss geht zum Teil auch im Arbeitszustand verloren. Um dies auszugleichen ist ein weiterer Aufwand an. Magnetwerkstoff erforderlich.
Unter gleichen Voraussetzungen ergibt sich für die Magnete 2 und<B>3</B> ein Abfall der ausnutzbaren Energie auf<B>58,5</B> Oh, bzw. auf 53,11/a des (BH)"""1,- Wertes.
Führt man die gleiche Konstruktion unter An-' wendung eines Dauermagneten mit z. B.<B>1800</B> Oe und 2000 Gs durch, bei dem die Entmagnetisierungs- linie eine Gerade 4 bzw. das Verhältnis
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ist, so kommt man hier auf den zugelassenen Energie abfall von 901/o, weil<B>A'</B> = <B><I>A</I></B> ist, das heisst, die per manente Zustandslinie fällt mit der Entmagnetisie- rungslinie zusammen.
Eine Ausnutzung von 10011/9 ergibt sich aber, wenn man die Widerstandsgerade a durch den (BH)"""-Punkt legt. Für<B>b</B> ergibt sich dann eine Verschiebung bl nach unten, die aber bedeutungslos ist, da dies den offenen Kreis darstellt. Da dieser aber die Funktion des Zündapparates nicht beeinflusst, ist damit die Möglichkeit gegeben, die Auslegung des magnetischen Kreises optimal für den Arbeitszustand zu bemessen, ohne auf den offenen Kreis Rücksicht nehmen zu müssen, das heisst, die Streuung im Arbeitszustand wird sehr klein, und der so gewonnene Streufluss steht als Nutzfluss zur Verfügung.
In Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes ein Magnetzünder veranschau licht, bei dem die Bemessungsregel nach der gekenn zeichneten Art zur Anwendung kommt. Der in den Zünder eingebaute Dauermagnet weist eine gerade Entmagnetisierungslinie nach dem Diagramm 4 ge mäss Fig. <B>1</B> auf. Die Widerstandsgerade ist hierbei durch den (.BH)""",-Punkt gelegt.
Das Verhältnis der Neigung der äussern Entmagnetisierungslinie im (BH)"",.,-Punkt zur Neigung der, permanenten Zu standslinie
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ist gleich<B>1.</B> Bei diesem Ausführungs beispiel besteht der Magnetzünder aus einer eisernen Schwungscheibe<B>25,</B> die auf der Motor kurbelwelle aufsteckbar ist. Auf der Schwungscheibe <B>25</B> ist ein Dauermagnet<B>26</B> durch Schrauben<B>27</B> oder dergleichen befestigt, wobei in diesem Falle die Nordpolseite <B>N</B> des Dauermagneten am eisernen Schwungrad<B>25</B> anliegt.
Auf der gesamten S-Polseite des Dauermagneten<B>26</B> ist ein segmentförmiger Eisenpolschuh <B>28</B> angeordnet, der durch die Befesti gungsschrauben<B>27</B> zusammen mit dem Dauer magneten<B>26</B> an der Schwungscheibe<B>25</B> gehalten wird. Der Polschuh<B>28</B> bildet in Gemeinschaft mit der S-Polseite des Dauermagneten<B>26</B> an seinen äussern Endteilen SI, SII zwei gleichnamige Pole bzw. Polkanten.
Der eine Magnetpol<B>N</B> des Dauermagne ten wird über die eiserne Schwungscheibe<B>25</B> zwi schen den gleichnamigen Polen oder Polkanten SI, Sll hindurchgeführt und in die wirksame Arbeitsstel- Jung gebracht. Die Pfeile x zeigen den Verlauf der Kraftlinien, die in den zwischen den Polkanten SI, Sll hindurchgeführten Pol<B>29</B> einlaufen. In der ge zeichneten Stellung ist im Bereich der Pole<B>29,</B> SI und Sll ein mit Polen<B>30, 31</B> versehenes Joch<B>32</B> angeordnet, das eine Zündspule<B>33</B> aufnimmt.
Die schematisch dargestellte Unterbrechereinrichtung 34 sowie der Unterbrechernocken <B>35</B> sind in bekann ter Weise innerhalb der Schwungscheibe<B>25</B> ange ordnet.
Bei dem Aufbau dieses Magnetzünders mit einer Schwungscheibe geringsten Durchmessers, wie sie beispielsweise für den Anbau eines Magnetzünders an Kleinkrafträder gefordert werden<B>'</B> ist der auf der kleinen Schwungscheibe angeordnete Dauermagnet auf Grund des die Erfindung kennzeichnenden Merk mals, das heisst unter Anwendung eines Dauer magneten mit
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bemessen, und damit ist eine konstruktive und bauliche Ausführung eines Magnet zünders möglich geworden, die bei der Kleinheit des Apparates optimale Ausnutzung des magnetischen Kreises gewährleistet.
Ausserdem zeigt sich bei diesem Ausführungsbeispiel deutlich, dass zwischen dem Dauerinagneten und der Schwungscheibe einerseits und dem Dauerinagneten und dem Polschuh<B>30</B> an derseits bedeutende Luftspalte entstehen müssen, wenn die Durchmesser der Passflächen nicht genau aufeinander abgestimmt sind, was nur durch die Ein haltung engster Toleranzen möglich wäre. Dazu ist aber ein erheblicher Aufwand an mechanischer Be arbeitung erforderlich. In diesem Falle kann aber auf die Einhaltung enger Luftspalte verzichtet wer den, weil die grösseren Luftspalte sowie ihre Unter schiede den Dauermagneten nicht wesentlich be einflussen.