CH127620A - Process for converting electrical energy into torsional vibrations of a mass and an oscillating motor to carry out this process. - Google Patents

Process for converting electrical energy into torsional vibrations of a mass and an oscillating motor to carry out this process.

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CH127620A
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Aktiengesellschaf Maschinenbau
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Losenhausenwerk Duesseldorfer
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

  

  Verfahren zur Umwandlung elektrischer Energie in Drehschwingungen einer Masse  und Schwingungsmotor zur Ausübung dieses Verfahrens.    Um eine Masse vermittelst elektrischer  Wechselstromenergie in schwingende Bewe  gungen zu bringen, dienen meistens Elektro  magnete. Es sind auch Anordnungen bekannt,  bei denen eine mit Wechselstrom gespeiste  Spule sich in einem radialen Magnetfeld be  findet, diese Einrichtungen eignen sich je  doch nicht zum Betrieb schwingungstechni  scher Apparate und Maschinen grösserer Lei  stung, wie zum Beispiel Schwingungsprüfma  schinen zur Untersuchung von Materialien in  bezug auf periodische Belastungen, Schall  apparate zur Erzeugung grosser Schallstär  ken für Schiffahrtssignale etc. auf     elektri-          chem    Wege, Vibrationsapparate für Mas  sagezwecke.

   Es wird daher im folgenden ein  Verfahren zur Umwandlung elektrischer  Wechselstromenergie in mechanische Schwin  gungsbewegung einer Masse beschrieben, das  besonders zur Umwandlung grösserer     Ener-          gieen    sehr geeignet ist.  



  Die Erfindung wird beispielsweise an  hand der beigelegten Figuren näher erläutert.  Es bedeuten:    Fig. 1 eine schematische Darstellung einer  Wirkungsweise,  Fig. 2 ein Diagramm einer andern Wir  kungsweise,  Fig. 3, 4 und 5 verschiedene Ausfüh  rungsformen,  Fig. 6 und 7 einige besondere Einzel  heiten,  Fig. 8 mechanische Anordnungen von  Schwingungsmaschinen.  



  In der schematischen Darstellung der  Fig. 1 bedeutet 1 eine Wicklung, die mit  Gleichstrom gespeist wird. Eine zweite  Wicklung 2, deren Achse mit derjenigen oder  Wicklung 1 hier 90 Grad bildet, aber belie  big sein kann, wird mit Wechselstrom ge  speist. Die magnetischen Felder dieser beiden  Wicklungen setzen sich zu einem resultieren  den magnetischen Vektor zusammen, der  seine Richtung im Raum periodisch verän  dert, wie dies in der Fig. 1 ,durch die beiden  Vektoren     0X    und     0Y    angedeutet ist. Dieses  magnetische Pendelfeld schneidet bei seinen  Oszillationen die Leiter einer Wicklung 3,      die beispielsweise auf einem Anker 4 als  Kurzschlusswicklung ausgebildet ist.

   Hier  durch werden in der Wicklung 3 Wech  selströme erzeugt, die zusammen mit dem  magnetischen Pendelfeld ein wechselndes  Drehmoment um die Achse O des Ankers  4 ergeben, so dass der Anker 4 mit der Fre  quenz des erregenden Wechselstromes in  mechanische Drehschwingungen gerät.  



  Eine zweite Betriebsmöglichkeit des  Schwingungsmotors ist dadurch gegeben, dass  die Wicklung 1 ebenfalls mit Wechselstrom  gespeist wird, wobei die Phase des Stromes in  der Wicklung 1 von derjenigen des Stromes  in der Wicklung 2 verschieden gewählt wird.  In diesem Fall schwingt der Anker 4 mit der  doppelten Frequenz im Vergleich zur Fre  quenz der erregenden Wechselströme, wobei  das oszillierende Drehmoment nach beiden  Seiten gleich gross wird, wenn die Phase zwi  schen den beiden Wechselströmen 90 Grad  erreicht. In Fig. 3 sieht man ein Diagramm  dieser Wirkungsweise. In beigefügter Skizze  bedeutet Kurve 1 das magnetische Feld der  einen Spulenwicklung, die Kurve 2 bedeutet  den Stromverlauf in der Wicklung des An  kers.

   Da die mechanische Wirkung auf den  Anker dem Produkt beider Kurven 1 und 2  gleich ist, ist der Verlauf des periodischen  Drehmoments durch die Kurve 3 gegeben, die  als Produkt zweier sinusförmiger Vektoren  von der doppelten Frequenz ist, wie die Figur  zeigt. Diese Verhältnisse sind ausserdem ex  perimentell nachgeprüft.  



  Um die Induktionswirkung der Wicklung  1 möglichst günstig zu gestalten, wird die  Selbstinduktion dieser Wicklung durch eine  passend gewählte Kapazität kompensiert. Die  Phasenverschiebung zwischen den Strömen  in den beiden Wicklungen kann leicht da  durch erhalten werden, dass die beiden Wick  lungen an ein Mehrphasennetz angeschlossen  werden.    Die Wicklung 1 hat vorwiegend die Auf  gabe, den Magnetisierungsstrom zu liefern,  während die Wicklung 2 im wesentlichen  durch Transformatorwirkung die Ströme im    Anker erzeugt, so dass durch diese Transfor  matorwirkung die Selbstinduktion automa  tisch wenigstens zum grössten Teil kompen  siert wird. Die besondere Kompensation hat  deshalb eine verhältnismässig grosse Wirkung  nur in bezug auf Wicklung 1 während ihr  Nutzen für die Wicklung 2 wesentlich klei  ner ist.  



  Diese prinzipiellen Anordnungen lassen sich  in der verschiedensten Weise praktisch aus  führen, und es hat sich gezeigt, dass zur Er  zielung eines günstigen Wirkungsgrades auf  einen Umstand besonderer Wert gelegt wer  den muss. Die Schwingungsweite der beschrie  benen magnetischen Pendelfelder ist abhän    gig von der geometrischen Anordnung der    vorgesehenen Wicklungen, ferner von dem  Verhältnis der von ihnen erzeugten Magneti  sierungen unter Berücksichtigung von Sätti  gungserscheinungen im magnetisierten Eisen.

    Die Anordnung wird nun vorteilhaft so ge  troffen, dass die räumliche Schwingungsweite  der magnetischen Pendelfelder der mecha  nisch zulässigen Schwingungsweite des An  kers angepasst wird, und zwar wird die mag  netische Pendelweite etwas grösser als die me  chanische Pendelweite gewählt, so dass zwi  schen diesen beiden Schwingungsbewegungen  eine Schlüpfung von etwa 10 bis 30 % ent  steht. Wird die Schlüpfung wesentlich grösser,  so nähert sich der Schwingungsmotor einem  Zustand, der als Kurzschluss zu bezeichnen  ist; wird die Schlüpfung dagegen wesentlich  kleiner, so ergibt sich Leerlaufverhalten. In  beiden Fällen ist die Umsetzung der elektri  schen Energie in mechanische Schwingungs  energie nur unvollkommen zu erreichen.

   Der  Aufbau des Motors muss daher den besonde  ren mechanischen Bedingungen einer Schwin  gungsmaschine angepasst werden, und es wer  den im folgenden zur weiteren Veranschau  lichung drei Ausführungsbeispiele näher be  schrieben.  



  Die Schwingungsweite einer Schwingungs  maschine entspricht oder Umdrehungszahl  eines rotierenden elektrischen Motors. Genau  wie bei einem Motor durch Unterteilung der  Wicklung in eine Anzahl von     Spulen    eine An-      passung der Umdrehungszahl an den beson  deren Zweck möglich ist, muss bei einem  Schwingungsmotor durch Unterteilung der  Wicklung eine Anpassung an die zulässig  erscheinende Schwingungsamplitude erreicht  werden. Die Grösse der Schwingungsampli  tude in einer Schwingungsanordnung ist be  stimmt durch die zulässige Verformung ela  stischer Mittel, die an den Schwingungen  teilnehmen.    In der Fig. 3 ist die Anordnung eines Mo  tors gezeichnet für den Fall, dass eine sehr  grosse mechanische Schwingungsamplitude  des Ankers zulässig ist.

   Diese Anordnung ist  für grosse Amplituden geeignet, da bei ihr  die Spulenweite einen Quadranten umfasst,  die magnetischen Pendelfelder also um 90  Grad hin- und herschwingen. Die beiden  Wicklungen werden in die hier beispielsweise  24 Nuten eines Ständers gelegt, und zwar um  fasst jede Wicklung die Nuten von zwei ge  genüberliegenden Quadranten nach Art eines  zweipoligen Motors.    Der Anfang einer Wicklung komme von  unten in Nute a, geht oben zur Nute a', un  ten zurück nach der Nute b oben weiter nach  der Nute b' und so fort. Die Wicklungsköpfe  der Nuten d, e f bezw. d', e', f' sind nach er  andern Seite umgeklappt.

   Die Wicklungs  weise kann entweder so erfolgen, dass in ein  Nutenpaar ein Drahtgelegt wird, und dann  zum nächsten Nutenpaar fortgeschritten  wird, oder es wird einfacher ein Nutenpaar  voll gewickelt, worauf zum nächsten Nuten  paar weitergeschritten wird. In ähnlicher  Weise werden die Nuten der beiden andern  Quadranten des Ständers gefüllt, so dass zwei  in bezug auf ihre magnetischen Achsen senk  recht aufeinanderstehende Wicklungen erhal  ten werden, die eine sehr grosse Amplitude  des magnetischen Pendelfeldes ergeben. Der  Anker erhält vor den Spulenseiten einer  Wicklung eine Anzahl von Kurzschlussstäben  A, B, C, D, E, F und A', B', C, D', E', F',  die auf beiden Endflächen des Ankers durch  Kurzschlussringe miteinander verbunden sind.  Die einzelnen Stäbe können aber auch paar-    weise miteinander verbunden werden, also A  mit A', B mit B' etc.  



  In Fig. 4 ist das mehrpolige Wicklungs  schema eines Schwingungsmotors gezeichnet,  der für sehr kleine mechanische Schwingungs  amplituden des Ankers geeignet ist, wobei  nur ein Teil des gerade gestreckten Umfanges  dargestellt ist. Entsprechend pendelt bei Fig.  4 das magnetische Feld nur um eine     hNuten-          breite    hin und her, da eine Spulenbreite nur  eine Nute umfasst. Die beiden Wicklungen 1  und 2 nach Fig. 1 werden hier in eine Anzahl  von Einzelspulen aufgelöst, deren Spulen  weite jeweils nur eine Nute umfasst. Der An  fang der einen Wicklung sei bei a. Der oben  aus der Nute a kommende Draht geht in die  übernächste Nute b, geht unten weiter nach  der Nute c, und so fort.

   Hierbei kann wieder  fortlaufend je eine Drahtlage in die einzelnen  Nuten gelegt werden, oder aber es wird vor  teilhaft je ein Nutenpaar, also ab, cd etc. zu  einer Einzelspule vollgewickelt, da in diesem  Falle bei einer Beschädigung eine für sich  bestehende Einzelspule besser ersetzt werden  kann.  



  In ähnlicher Weise werden die Nuten a',  b', c', d', etc. vollgewickelt. Es entstehen auf  diese Weise zwei Systeme sich überkreuzen  der Einzelspulen. Der Anker wird in diesem  Falle mit Kurzschlussstäben A, B, C, D etc.  ausgestattet, die jeweils vor den Spulenseiten  eines Wicklungssystemes liegen, in der Fig. 3  beispielsweise vor a, b, c etc. Diese Stäbe  werden auf beiden Seiten des Ankers durch  Ringe, in der Figur entsprechend als gerades  Verbindungsstück gezeichnet, miteinander  verbunden.  



  In Fig. 5 ist ein mehrpoliges Wicklungs  schema gezeichnet für eine mittlere mecha  nische Amplitude. Bei Fig. 5 umfasst eine  Spulenbreite 3 Nuten, so dass das magnetische  Pendelfeld um drei Nutenbreiten hin- und  herpendelt. Es sind hierbei je drei Nuten des  Ständers zu einer     Spulenseite    zusammen ge  fasst. Die erste Wicklung beginne bei a. Der  oben aus der Nute a kommende Draht führt  zur Nute f, von hier zurück nach der Nute b,  weiter nach der Nute e, zurück nach c, weiter      nach d. Sind diese Nuten zu einer  Spule vollgewickelt, geht der Draht nach  einer Nute, welche den Anfang eines weite  ren Systemes von zweimal drei Nuten bildet  und so fort. In ähnlicher Weise werden die  Nuten a', b', c' und d', e', f' vollgewickelt  etc.

   Es entstehen auf diese Weise zwei Sy  steme sich überkreuzender Spulen, deren Spu  lenseiten je drei Nuten umfassen. Der zuge  hörige Anker kann vor den Spulenseiten einer  Wicklung gemäss Fig. 5 mit mehreren, hier  beispielsweise drei Stäben versehen sein, die  wiederum durch zwei Endringe miteinander  verbunden sind.  



  Der Anker eines solchen Schwingungs  motors kann aber zum Zwecke der Vermei  dung von Kurzschlussströmen, die von einem  Stab zu einem benachbarten fliessen, in ande  rer Weise ausgebildet werden. Fig. 6 zeigt  eine solche Ausbildung, wobei der Anker zur  besseren Veranschaulichung in eine Ebene ab  gewickelt ist. A, B, C ferner D, E, F etc. bil  den Gruppen von Stäben und die Anordnung  ist nun so getroffen, dass die mittleren Stäbe  RE jeder Gruppe mit den Eindringen 5 und  6 verbunden sind, während die gegenüberlie  genden Stäbe je zweier Gruppen, also C und  D, F und G etc. durch Verbindungsstücke 7  und 8 miteinander verbunden sind. Auf diese  Weise wird erreicht, dass zwischen den Ein  zelstäben einer Gruppe keine Induktions  ströme fliessen können.  



  In manchen Fällen ist es wünschenswert,  dass das Trägheitsmoment des Ankers mög  lichst klein gehalten wird.  



  Da es für die Wirkungsweise der be  schriebenen Schwingungsmotore ohne Belang  ist, ob der Eisenkörper des Ankers an den  Schwingungen der Ankerwicklungen teil  nimmt, kann eine räumliche Trennung des  Ankerkörpers von den Ankerwicklungen in  manchen Fällen von Vorteil sein. In Fig. 7  ist diese Trennung für den Motor gemäss Fig.  5 gezeichnet. Anker und Feld werden aus ein  heitlichen Blechen aufgeschichtet, wobei ent  sprechende Öffnungen zur Aufnahme der  Kurzschlussstäbe vorgesehen sind. Diese Stäbe  sind durch besondere Endstücke g1 mit der    Achse verbunden, um die Schwingungen der  Stäbe auf die Achse übertragen zu können.  



  Werden solche Motore in Betrieb genom  men, so verhindert im allgemeinen das ver  hältnismässig grosse Trägheitsmoment des  Ankers eine genügend grosse mechanische  Amplitude desselben. Diese Erscheinung ist  um so ausgeprägter, je höher die Frequenz  des Wechselstromes ist. Das Trägheitsmoment  des Ankers wird daher durch passende Fede  rungen kompensiert. In Fig. 8 sind zwei Bei  spiele der prinzipiellen Anordnung von mit  Schwingungsmotoren angetriebenen Schwin  gungsmaschinen dargestellt. Die Befesti  gungsmasse sei schematisch durch eine Masse  vom Trägheitsmoment K1 (zum Beispiel  Grundplatte der Maschine, Masse des Funda  mentes) dargestellt, gegen die sich die Fede  rung anstützt und die im allgemeinen sehr  gross sein wird. Der ebenfalls schematisch an  gedeutete Anker des Schwingungsmotors be  sitzt das Trägheitsmoment K2.

   Soll nun mit  einer derartigen Einrichtung Schwingungsar  beit geleistet werden, so wird mit dem An  ker vom Trägheitsmoment K2 der Verbrau  cher gekoppelt, dessen Trägheitsmoment K3  sei. Je nach den besonderen Arbeitsbedingun  gen des Verbrauchers wird derselbe prinzi  piell entweder nach dem Teil von links der  Fig. 8 oder nach dem Teil von rechts dersel  ben Figur ausgebildet. Der erste Teil dieser  Figur zeigt einen Verbraucher, der einen ver  hältnismässig kleinen Drehradius aufweist  und der daher zur Ausübung grosser Kräfte  auf kleinem Schwingungswege geeignet ist,  während die zweite Figur dagegen, infolge  des grossen Drehradius, für einen Verbrau  cher gilt, der kleinerer Kräfte auf einem we  sentlich grösseren Schwingungswege bedarf.  



  Wird das federnde Kupplungsglied zwi  schen     K'    und     K3    verhältnismässig starr aus  geführt, so schwingt der Verbraucher mit  derselben Phase und Amplitude wie der Mo  toranker. Es ist bekannt, dass durch die An  wendung des Resonanzprinzips zwischen der  erregenden Kraft und der Abstimmung des  mechanischen     Systemes    grosse Amplituden er  zielt werden können.

        Eine besondere Ausführung, die in man  chen Fällen von Vorteil ist, ist dadurch ge  geben, dass die Federkraft des Kupplungs  gliedes so bemessen wird, dass das aus     Träg-          heitsnioment    des Ankers, Federkraft des  Kupplungsgliedes und Trägheitsmoment des  Verbrauchers bestehende Schwingungssy  stem in seiner Eigenabstimmung der Abstim  mung des Grundsystemes bestehend aus K1  (Feder) K2 genähert wird. Der schwingungs  technische Aufbau der Maschine besteht in  diesem Fall aus zwei miteinander     gekuppel-          ten    Schwingungsgebilden, wie er vorteilhaft  derartigen Schwingungsmaschinen zugrunde  gelegt wird.  



  Als Verbraucher kommen in Frage  schwingende Flächen zur Erzeugung von  Schallwellen in beliebigen Medien, Sichter  zum Sichten von körnigen Materialien etc.  Auf die Ausbildung dieser Verbraucher soll  nicht näher eingegangen werden.



  Process for converting electrical energy into torsional vibrations of a mass and vibration motor to carry out this process. In order to bring a mass into oscillating movements by means of electrical alternating current energy, electric magnets are usually used. Arrangements are also known in which a coil fed with alternating current is located in a radial magnetic field, but these facilities are not suitable for the operation of vibratory equipment and machines of larger size, such as vibration testing machines for examining materials in relation on periodic loads, sound devices for generating high sound strengths for shipping signals, etc. by electrical means, vibration devices for massage purposes.

   A method for converting electrical alternating current energy into mechanical vibratory motion of a mass is therefore described in the following, which is particularly suitable for converting larger energies.



  The invention is explained in more detail, for example, with reference to the enclosed figures. 1 shows a schematic representation of a mode of operation, FIG. 2 shows a diagram of another method of operation, FIGS. 3, 4 and 5 different embodiments, FIGS. 6 and 7 some particular details, FIG. 8 mechanical arrangements of vibration machines .



  In the schematic representation of FIG. 1, 1 denotes a winding which is fed with direct current. A second winding 2, the axis of which forms 90 degrees with the one or winding 1 here, but can be belie big, is fed with alternating current. The magnetic fields of these two windings are combined to form a magnetic vector that periodically changes its direction in space, as indicated in FIG. 1 by the two vectors 0X and 0Y. During its oscillations, this magnetic pendulum field intersects the conductors of a winding 3 which, for example, is designed as a short-circuit winding on an armature 4.

   Here through 3 alternating currents are generated in the winding, which together with the magnetic pendulum field result in an alternating torque about the axis O of the armature 4, so that the armature 4 with the frequency of the exciting alternating current in mechanical torsional vibrations.



  A second possibility of operating the vibration motor is that winding 1 is also fed with alternating current, the phase of the current in winding 1 being selected to be different from that of the current in winding 2. In this case, the armature 4 oscillates at twice the frequency compared to the frequency of the exciting alternating currents, the oscillating torque being equal on both sides when the phase between the two alternating currents reaches 90 degrees. 3 shows a diagram of this mode of operation. In the attached sketch, curve 1 means the magnetic field of a coil winding, curve 2 means the current curve in the winding of the armature.

   Since the mechanical effect on the armature is equal to the product of both curves 1 and 2, the course of the periodic torque is given by curve 3, which is the product of two sinusoidal vectors of twice the frequency, as the figure shows. These relationships have also been verified experimentally.



  In order to make the induction effect of the winding 1 as favorable as possible, the self-induction of this winding is compensated for by a suitably selected capacitance. The phase shift between the currents in the two windings can easily be obtained by connecting the two windings to a multi-phase network. The winding 1 mainly has the task of supplying the magnetizing current, while the winding 2 generates the currents in the armature essentially through the transformer effect, so that the self-induction is automatically compensated at least for the most part by this transformer effect. The special compensation therefore has a relatively large effect only with regard to winding 1 while its use for winding 2 is much smaller.



  These basic arrangements can be practically carried out in a wide variety of ways, and it has been shown that in order to achieve a favorable degree of efficiency, particular value must be placed on one circumstance. The oscillation amplitude of the described magnetic pendulum fields is dependent on the geometric arrangement of the windings provided, and also on the ratio of the magnetization generated by them, taking into account saturation phenomena in the magnetized iron.

    The arrangement is now advantageously made in such a way that the spatial oscillation range of the magnetic pendulum fields is adapted to the mechanically permissible oscillation range of the armature, namely the magnetic pendulum range is chosen to be slightly larger than the mechanical pendulum range, so that between these two oscillation movements a hatch of about 10 to 30% is created. If the hatch is much larger, the vibration motor approaches a state that can be described as a short circuit; on the other hand, if the slip is much smaller, the result is idling behavior. In both cases, the conversion of electrical energy into mechanical vibration energy can only be achieved incompletely.

   The structure of the motor must therefore be adapted to the special mechanical conditions of a vibration machine, and three exemplary embodiments are described in more detail below for further illustration.



  The oscillation amplitude of a vibration machine corresponds to or the number of revolutions of a rotating electric motor. Just as with a motor, by dividing the winding into a number of coils, the number of revolutions can be adapted to the particular purpose, with a vibration motor, by subdividing the winding, an adaptation to the seemingly permissible vibration amplitude must be achieved. The size of the vibration amplitude in a vibration arrangement is determined by the permissible deformation of elastic means that participate in the vibrations. In Fig. 3 the arrangement of a Mo sector is drawn for the case that a very large mechanical oscillation amplitude of the armature is permissible.

   This arrangement is suitable for large amplitudes, since the coil width includes a quadrant, so the magnetic pendulum fields swing back and forth by 90 degrees. The two windings are placed in the 24 slots of a stator, for example, and each winding includes the slots of two opposite quadrants in the manner of a two-pole motor. The beginning of a winding comes from below in slot a, goes above to slot a ', below back to slot b, above further to slot b' and so on. The winding heads of the slots d, e f respectively. d ', e', f 'are folded over to the other side.

   The winding way can either be done in such a way that a wire is laid in a pair of slots and then progressed to the next pair of slots, or it is easier to fully wind a pair of slots, whereupon the next pair of slots is advanced. The grooves of the other two quadrants of the stator are filled in a similar manner, so that two windings which are perpendicular to one another with respect to their magnetic axes and which result in a very large amplitude of the magnetic pendulum field are obtained. The armature receives a number of short-circuit rods A, B, C, D, E, F and A ', B', C, D ', E', F ', which are connected to each other on both end faces of the armature by short-circuit rings are connected. The individual bars can also be connected to one another in pairs, i.e. A with A ', B with B' etc.



  In Fig. 4, the multi-pole winding scheme of a vibration motor is drawn, which is suitable for very small mechanical vibration amplitudes of the armature, only part of the straight extent is shown. Correspondingly, in FIG. 4 the magnetic field oscillates back and forth by only one slot width, since a coil width comprises only one slot. The two windings 1 and 2 according to FIG. 1 are here resolved into a number of individual coils, the coils of which each comprise only one slot. The beginning of one winding is at a. The wire coming out of slot a at the top goes into the next but one slot b, continues at the bottom to slot c, and so on.

   A wire layer can be continuously placed in each of the grooves, or a pair of grooves, i.e. from, cd, etc., can be fully wound into a single coil, since in this case an existing individual coil is better replaced in the event of damage can.



  Similarly, the grooves a ', b', c ', d', etc. are fully wound. In this way, two systems are created where the individual coils cross each other. In this case, the armature is equipped with short-circuit bars A, B, C, D etc., which are each in front of the coil sides of a winding system, in FIG. 3, for example, in front of a, b, c etc. These bars are on both sides of the armature connected to one another by rings, correspondingly drawn in the figure as a straight connecting piece.



  In Fig. 5, a multipolar winding scheme is drawn for an average mechanical amplitude. In FIG. 5, a coil width comprises 3 slots, so that the magnetic pendulum field oscillates back and forth by three slot widths. There are three grooves of the stator combined to form one side of the coil. The first winding starts at a. The wire coming from the top of the slot a leads to the slot f, from here back to the slot b, further to the slot e, back to c, further to d. If these grooves are fully wound into a coil, the wire goes to a groove, which forms the beginning of a wider system of two three grooves and so on. Similarly, the grooves a ', b', c 'and d', e ', f' are fully wound, etc.

   In this way, two systems of intersecting coils are created, the coil sides of which each include three grooves. The associated armature can be provided in front of the coil sides of a winding according to FIG. 5 with several, here for example three rods, which in turn are connected to one another by two end rings.



  The armature of such a vibration motor can, however, be designed in a different way for the purpose of avoiding short-circuit currents that flow from one rod to an adjacent one. Fig. 6 shows such a design, wherein the armature is wound from a plane for better illustration. A, B, C, D, E, F etc. bil the groups of rods and the arrangement is now made so that the middle rods RE of each group are connected to the penetration 5 and 6, while the opposing rods are each two groups , ie C and D, F and G etc. are connected to one another by connecting pieces 7 and 8. This ensures that no induction currents can flow between the individual rods of a group.



  In some cases it is desirable that the moment of inertia of the armature is kept as small as possible.



  Since it is irrelevant for the operation of the vibration motors be written whether the iron body of the armature takes part in the vibrations of the armature windings, a spatial separation of the armature body from the armature windings can be advantageous in some cases. In FIG. 7, this separation for the motor according to FIG. 5 is drawn. Armature and field are stacked from a uniform sheet metal, with ent speaking openings are provided for receiving the short-circuit rods. These rods are connected to the axle by special end pieces g1 in order to be able to transmit the vibrations of the rods to the axle.



  If such motors are put into operation, the relatively large moment of inertia of the armature generally prevents it from having a sufficiently large mechanical amplitude. This phenomenon is all the more pronounced, the higher the frequency of the alternating current. The armature's moment of inertia is therefore compensated for by appropriate springs. In Fig. 8 there are two examples of the basic arrangement of vibration machines driven by vibration motors. The fastening mass is shown schematically by a mass of the moment of inertia K1 (for example, the base plate of the machine, mass of the Funda mentes) against which the Fede is supported and which will generally be very large. The armature of the vibration motor, which is also schematically interpreted, sits the moment of inertia K2.

   If vibration work is to be carried out with such a device, the consumer whose moment of inertia is K3 is coupled to the armature from the moment of inertia K2. Depending on the particular Arbeitsbedingun conditions of the consumer, the same principle is formed either according to the part from the left of FIG. 8 or according to the part from the right of the same figure. The first part of this figure shows a consumer who has a relatively small turning radius and is therefore suitable for exercising large forces on a small oscillation path, while the second figure, however, due to the large turning radius, applies to a consumer who has lower forces a much larger vibration path is required.



  If the resilient coupling element between K 'and K3's rule is relatively rigid, the consumer oscillates with the same phase and amplitude as the motor armature. It is known that by applying the resonance principle between the exciting force and the tuning of the mechanical system, large amplitudes can be achieved.

        A special design, which is advantageous in some cases, is that the spring force of the coupling member is dimensioned in such a way that the vibration system consisting of the inertia of the armature, the spring force of the coupling member and the moment of inertia of the consumer is self-tuned the coordination of the basic system consisting of K1 (spring) K2 is approximated. The vibrational structure of the machine consists in this case of two mutually coupled vibration structures, as it is advantageously based on such vibration machines.



  As consumers, there are vibrating surfaces for generating sound waves in any media, classifiers for sifting through granular materials, etc. The training of these consumers will not be discussed in more detail.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Umwandlung elektrischer Energie in Drehschwingungen einer Masse, gekennzeichnet dadurch, dass man räumlich schwingende, magnetische Pendelfelder er zeugt, die in Stromträgern Wechselströme in duzieren, durch deren elektromagnetische Wirkung auf die magnetischen Pendelfelder wechselnde Drehmomente erzeugt werden. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zwei Wicklungssysteme mit verschiedener magnetischer Achse verwendet, wobei das eine Wicklungssystem mit Gleich strom, das andere mit Wechselstrom ge speist wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zwei Wicklungssysteme mit verschiedener magnetischer Achse verwendet, wobei beide Wicklungssysteme mit Wechsel strom verschiedener Phase gespeist wer den. 3. PATENT CLAIM I: A method for converting electrical energy into torsional vibrations of a mass, characterized in that spatially oscillating, magnetic pendulum fields are generated which induce alternating currents in current carriers, with their electromagnetic effect on the magnetic pendulum fields generating changing torques. SUBClaims: 1. Method according to claim I, characterized in that two winding systems with different magnetic axes are used, one winding system being fed with direct current and the other with alternating current. 2. The method according to claim I, characterized in that two winding systems with different magnetic axes are used, both winding systems being fed with alternating current of different phases. 3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass man die Selbstinduktion des einen Wicklungssystemes mit Hilfe von Kapazitäten kompensiert. PATENTANSPRUCH II: Schwingungsmotor zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch die Anordnung zweier Wick lungssysteme in den Nuten eines Ständers, wobei die Stromträger eines Ankers vor den Spulenseiten eines Wicklungssystemes ange ordnet sind. UNTERANSPRÜCHE: 4. Schwingungsmotor nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine solche Aufteilung der beiden Wicklungssy steme, dass die Schwingungsweite der magnetischen Pendelfelder wenig grösser als die zulässige mechanische Schwin gungsamplitude des Ankers ist. 5. Method according to claim 1 and dependent claim 2, characterized in that the self-induction of one winding system is compensated with the aid of capacitors. Claim II: vibration motor for performing the method according to claim I, characterized by the arrangement of two winding systems in the grooves of a stator, the current carriers of an armature being arranged in front of the coil sides of a winding system. SUBClaims: 4. Vibration motor according to claim II, characterized by such a division of the two Wicklungssy systems that the oscillation amplitude of the magnetic pendulum fields is slightly larger than the permissible mechanical oscillation amplitude of the armature. 5. Schwingungsmotor nach Unteranspruch 4, gekennzeichnet durch die Anordnung der beiden Wicklungssysteme in den Nu ten eines Ständers in Form von sich über kreuzenden Einzelspulen, deren Spulen seite eine um so grössere Nutenzahl um fasst je grösser die Schwingungsamplitude sein soll. 6. Schwingungsmotor nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromträger einer vor einer Spulenseite liegenden Gruppe voneinander isoliert sind. 7. Schwingungsmotor nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromträger für sich beweglich angeord net sind und ihre Schwingungen auf die Achse übertragen. B. Vibration motor according to dependent claim 4, characterized by the arrangement of the two winding systems in the grooves of a stator in the form of individual coils crossing each other, the coil side of which has a greater number of slots the greater the oscillation amplitude should be. 6. Vibration motor according to dependent claim 5, characterized in that the current carriers of a group lying in front of a coil side are isolated from one another. 7. Vibration motor according to dependent claim 6, characterized in that the current carriers are net angeord movable for themselves and transmit their vibrations to the axis. B. Schwingungsmotor nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der An ker und Ständer aus zusammenhängen den Blechen aufgeschichtet werden, in denen Öffnungen zur Aufnahme der Stromträger angeordnet sind. 9. Schwinbungsmotor nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Anker des Schwingungsmotors ein Ver braucher gekuppelt ist und das Träg heitsmoment des Ankers und des Ver brauchers durch eine Federung kompen siert wird. 10. Schwingungsmotor nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fede- rung des Kupplungsgliedes zwischen An ker und Verbraucher so bemessen wird, dass die Schwingungen des Verbrauchers sich den Schwingungen des Ankers nähern. Vibration motor according to dependent claim 7, characterized in that the armature and stator are stacked from coherent metal sheets in which openings for receiving the current carriers are arranged. 9. Vibration motor according to dependent claim 8, characterized in that a consumer is coupled to the armature of the vibration motor and the moment of inertia of the armature and the consumer is compensated by a suspension. 10. Vibration motor according to dependent claim 9, characterized in that the suspension of the coupling member between armature and consumer is dimensioned so that the oscillations of the consumer approach the oscillations of the armature.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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USRE30068E (en) 1974-04-17 1979-08-07 Hobart Corporation Pulsating torque apparatus and method

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USRE30068E (en) 1974-04-17 1979-08-07 Hobart Corporation Pulsating torque apparatus and method

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