Elektromotor Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor relativ niedriger Leistung, der zur Be lebung von Reklameauslagen, Spielzeugen und der gleichen Verwendung finden kann.
Beispielsweise zum Antrieb von Uhren sind be reits Elektromotoren bekannt, deren Ständer und Läufer Mittel zur Erzeugung von magnetischen Fel dern aufweisen, wobei dasjenige des Läufers sich mit dem Läufer bewegt und das. eine dieser miteinander zusammenwirkenden .magnetischen Felder permanent und das andere zum Antrieb des Läufers durch eine Schaltvorrichtung intermittierend ein- und ausschalt bar ist. Der Motor gemäss der Erfindung weist diese Merkmale ebenfalls auf.
Bei den bisher bekannten Ausführungen wurde die Schaltvorrichtung rein mechanisch durch die Be wegung des Läufers bezüglich des Stators betätigt. Demgegenüber zeichnet sich der Elektromotor gemäss der Erfindung dadurch aus, dass die Schaltvorrich tung durch magnetische Wechselwirkung zwischen einem Betätigungsorgan der Schaltvorrichtung und dem beim Lauf des Motors relativ zur Schaltvor richtung bewegten Teil des Motors betätigbar ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungs- gemässen Elektromotors sind nachstehend im einzel nen beschrieben und in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 ist eine Frontansicht im Aufriss eines Dreh motors; Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht desselben; Fig. 3 ist eine Frontansicht im Aufriss eines Aus stellungsgerätes mit einem Motor und einer schwing fähig montierten Scheibe; Fig.4 ist eine zu Fig. 1 analoge Ansicht des Unterteiles einer geänderten Ausführungsform des Drehmotors; Fig. 5 ist eine Seitenansicht derselben; Fig. 6 ist eine zu Fig. 3 analoge Ansicht eines anders ausgebildeten Ausstellungsgerätes mit einem Motor und einer schwingfähig montierten Scheibe;
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht desselben Gerätes. Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine praktische und einfache Ausführung des Drehmotors, bei welcher ein Vertikalring 2 mit flachen Seiten an einer L-för- migen Grundplatte 3 befestigt ist und mit dieser den Motorständer bildet. Eine Läuferachse 4 ist in zen tral angeordneten Öffnungen 5 an den Seiten des Ringes 2 montiert und trägt zwei Arme 6, welche durch den Innenraum des Ringes hindurch drehbar sind.
Zwei elektromagnetische Spulen 7, zweckmässig U-förmig wie in Fig. 2 gezeigt, sind in der obern und untern Partie des Ringes 2 angebracht und in Reihe miteinander in einem elektrischen Stromkreis 8 angeordnet. Die Spulen 7 sind Mittel zur Erzeugung eines intermittierenden magnetischen Feldes.
Zwei Dauermagnete 9 sind an den Enden der Arme 6 fixiert, um beim Drehen derselben die Lük- ken 10 in den U-förmigen Spulen 7 zu durchlaufen. Die Magnete 9 haben gleiche Grösse und Feldstärke und sind in bezug auf ihre Polarität auf den Armen 6 in gleicher Weise befestigt, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Der Stromkreis 8 wird gesteuert durch einen Schalter 11, der an der Grundplatte 3 im Bereich der Bahn der Felder der umlaufenden Magnete 9 be festigt ist. Der Schalter 11 lässt sich magnetisch betätigen durch das permanente Feld der Magnete 9, während diese am Schalter vorbei drehen, und er weist einen schwenkbar gelagerten, zweiarmigen Kon takthebel 12 auf, der als Kontaktelement im Strom kreis 8 liegt und diesen durch Schwenkbewegung öffnet und schliesst. Das eine Ende des Hebels 12 trägt einen als Betätigungsorgan dienenden Dauer magneten 13 und das andere Ende ein Gegengewicht 14, welches den Schalter zu öffnen bestrebt ist, wobei der das Gewicht tragende Arm beim Schliessen des Schalters ein Kontaktelement 15 metallisch be rührt.
Der Dauermagnet 13 ist auf dem Arm zweck mässig so angeordnet, dass der Nordpol oben liegt. Der Strom zur Speisung des Stromkreises 8 wird im allgemeinen durch eine oder zwei Taschenlampen- Trockenbatterien geliefert.
Um den Motor zu starten, wird der Achse 5 oder den Armen 6 von Hand eine Drehbewegung erteilt, z. B. im Gegensinn des Uhrzeigers, wie in Fig. 1 mit Pfeilen angedeutet ist. Wenn der obere Magnet 9 abwärts schwingt in die durch gestrichelte Linien dar gestellte Lage, stösst der Nordpol dieses Magneten 9 den Schaltermagneten 13 ab und schwenkt so den Schalthebel 12 in die gestrichelt dargestellte Lage zwecks Schliessung des Schalters 11 und Erregung der Spulen 7. Die Südpole der Magnete 9 be finden sich nun in den Zentren der Spulen 7, welche bei ihrer Erregung die Arme 6 im Gegensinn des Uhrzeigers antreiben. Wenn der Nordpol des gleichen Magneten 9 sich vom Schaltermagneten 13 weg be wegt, so öffnet sich der Schalter unter der Wirkung des Gegengewichtes 14, wodurch die Spulen 7 strom los werden.
Der Schalter wirkt in einem gewissen Umfang als Regler zur Aufrechterhaltung einer konstanten Um laufzeit des Läufers. Eine höhere Umlaufgeschwindig keit des Rotors kürzt die Dauer der Schliessung des Schalters 11 und damit der Erregung der Spulen 7, woraus eine Abnahme der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors resultiert. Falls die Umlaufgeschwindig keit zu weit abnimmt, so schliesst der nahe dem Schalter sich befindende Läufermagnet 9 den Schal ter im Augenblick, da der Südpol sich in die Zone maximaler Abstossung der Spule bewegt, wo durch die Läufermagnete von den Spulen 7 einen stärkeren Impuls erhalten und an Umlaufgeschwin digkeit zunehmen.
Die Umlaufzeit des Läufers kann verringert oder erhöht werden, indem man den Abstand des Schal ters 11 von der Bahn des permanenten magnetischen Feldes der Läufermagnete und von der angrenzen den Spule 7 verändert. Gemäss Fig. 1 ist der Seiten teil der Grundplatte 3 mit einem Schlitz 16 ver sehen, durch den eine den Schalter 11 verankernde Schraube 17 hindurchgeht. Durch diese Anordnung kann der Schalter 11 in seiner Lage zur Umlaufbahn der Magnete 9 und zur benachbarten Spule 7 ein gestellt werden, indem man die Schraube 17 dem Schlitz 16 entlang verschiebt.
Je näher der Schalter sich an der Bahn der Magnete 9 befindet, desto länger wird er beim Durchgang jedes Magneten ge schlossen bleiben, und je mehr er der unteren Spule 7 genähert wird, um so kürzer wird die Dauer seiner Schliessung sein.
Der Motor kann auch im Uhrzeigersinn betrie ben werden, ohne dessen Ausbildung irgendwie verändern zu müssen. Bei der gezeigten Anordnung durchlaufen dann die Läufermagnete 9 teilweise die Spulen 7, bevor der vorangehende Nordpol des unteren Magneten 9 den Schaltermagneten 13 ab stösst zum Schliessen des Schalters. Beim Schliessen des Schalters werden die Spulen erregt, um die Ma gnete 9 und die Arme 6 im Uhrzeigersinn zu treiben.
Eine oszillierende Bewegung des Läufers kann erzeugt werden, indem man den einen Arm 6 des Läufers durch ein Gewicht belastet, so dass durch das gestörte Gleichgewicht eine Rotation verhindert wird und eine oszillierende Bewegung einsetzt, bei welcher die Magnete 9 durch die Lücken 10 der Spulen 7 hindurch hin und her schwingen, und der Schalter 11 unter dem Einfluss des unteren Magneten 9 arbeitet.
Fig. 3 veranschaulicht einen ähnlichen Motortyp, der besonders für oszillierende Bewegung konstruiert ist, um bei einem Reklamegerät etwas zu erreichen, was man als Zaubertrick bezeichnen kann. Bei die ser Ausbildung ist ein Dauermagnet 18 auf der Rück seite eines schwingfähigen Elementes, wie z. B. der Ringscheibe 19, montiert, die mittels einer Schneide 20 auf einem Schneidenlager 21 abgestützt ist, wel ches an einem Halter 22 ruht.
Eine elektromagnetische Spule 23 ist unterhalb der Grundplatte 24 angeordnet, wie auch ein Schal ter und eine Trockenbatterie 25, wobei die Erregung der Spule durch die Trockenbatterie vom Schalter gesteuert wird. Der zweiarmige, schwenkbare Kon takthebel 26 des Schalters trägt einenends als Be tätigungsorgan einen Dauermagneten 27 mit nach oben gerichtetem Nordpol, so dass der Nordpol des hin und her schwingenden Dauermagneten 18 den Schaltermagneten 27 abstösst, um den Hebel 26 so zu schwenken, dass der Schalter geschlossen und die Spule 23 während eines Teils jeder Schwingbewegung der Ringscheibe 19 erregt wird, wobei die kurzzeitig erregte Spule den Dauermagneten 18 wechselweise abstösst und anzieht zwecks Erzeugung einer oszil lierenden Bewegung.
Dem Betrachter, der den Magneten 18 auf der Rückseite der schwingenden Ringscheibe 19 sowie die Spule 23 und den Schalter nicht sieht, macht das Arbeiten der lediglich auf der Schneide 20 balancier ten Ringscheibe 19 den Eindruck einer Zauberei.
In der in Fig.4 und 5 veranschaulichten Aus führungsvariante zum ersten Beispiel tragen die Läuferarme 6 radial verlaufende stabförmige Dauer magnete 28 mit nach aussen gerichteten Südpolen. Der schwenkbare Kontakthebel 12 des Schalters 11 trägt an Stelle des Magneten 13 ein Eisenklötzchen 29, das ebenfalls als Betätigungsorgan dient. Während die Südpole der Magnete 28 sich im Uhrzeigersinn an den zwei Spulen 30 vorbeibewegen (Fig. 4), wer den die Spulen erregt, um die Magnete abzustossen, sobald sie die Zentren der Spulenfelder durchlaufen.
Die Erregung der Spulen 30 erfolgt durch das Schlie ssen des Schalters unter dem Einfluss der magnetischen Anziehungskraft des der unteren Spule 30 benach- harten Läufermagneten 28 auf das Eisenklötzchen 29 des Schalters. Die weiteren Merkmale der Bau art sind die gleichen wie in Fig. 1 und 2.
Fig. 6 und 7 stellen eine Abart der in Fig. 3 ge zeigten Anordnung dar. In diesem Fall ist der Ma gnet 18 ersetzt durch einen Magneten 31, der quer zur Scheibe 19 angeordnet ist, wobei die Anord nung von Spule 23 und Schalter derart getroffen ist, dass die Spule sich im Bereich der Bahn des Südpol feldes des Magneten 31 befindet, und der Schalter im Bereich der Bahn des Nordpolfeldes. Der Magnet 27 des Schalters nach Fig. 3 ist durch ein Eisen- klötzchen 32 ersetzt, das vom Magneten 31 zum Schliessen des Schalters aufwärts angezogen wird.
Während die Scheibe 19 auf dem Schneiden lager 21 schwingt, zieht das nordpolige Kraftfeld des Magneten 31 das Klötzchen 32 intermittierend an zur Schliessung des Schalters und zur Erregung der Spule 23, wenn der Magnet 31 vorbeischwingt, wo durch die kurzzeitige Erregung der Spule 23 den Südpol des Magneten 31 auf jede Schwingung hin abstösst, und die fortgesetzte Schwingbewegung er halten bleibt.
Es ist klar, dass die Betätigung der Schaltvor richtung zum Ein- und Ausschalten des intermittie- renden magnetischen Feldes nicht in jedem Fall durch einen am Läufer angeordneten Dauermagneten er folgen muss. In jenen Fällen, wo das Betätigungsorgan der Schaltvorrichtung selbst permanentmagnetisch ist, genügt auch ein magnetisch leitender Eisenteil am Läufer, um die Schaltvorrichtung bei der Bewegung des Läufers kurzzeitig zu betätigen.
Somit ist es möglich, gewünschtenfalls am Läufer mindestens eine Spule zur Erzeugung des intermittierenden magneti schen Feldes und einen magnetisch leitenden Teil zur Betätigung der Schaltvorrichtung anzuordnen, wobei die Schaltvorrichtung, wie bei den beschriebenen Bei spielen, am Ständer verbleibt und den Dauermagneten aufweist, der mit dem magnetisch leitenden Teil und dem intermittierenden magnetischen Feld des Läufers zusammenarbeitet. Übrigens könnten alle erwähnten Ausführungsformen dahin abgeändert wer den, dass die Funktionen von Ständer und Läufer vertauscht sind; dann wäre die Schaltvorrichtung nicht mehr am Ständer, sondern am Läufer des Motors angeordnet.
Schliesslich wird noch darauf hin gewiesen, dass die Spulen und Dauermagnete nicht in jedem Fall unmittelbar dort sein müssen, wo das intermittierende bzw. das permanente magnetische Feld erforderlich ist, da es bekanntlich möglich ist, den magnetischen Fluss durch magnetisch leitende Materialien, wie Eisen, an jede gewünschte Stelle hinzuleiten.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Elektro motors liegt darin, dass wegen der magnetischen Be tätigung der Schaltvorrichtung zwischen derselben und dem relativ dazu beweglichen Teil des Motors, sei es der Läufer oder gegebenenfalls der Ständer, keine mechanische Verbindung nötig ist, wie z. B. ein Gestänge, ein Nocken oder ein Hebel usw. Auch erfolgt das Ein- und Ausschalten des intermittieren- den magnetischen Feldes nicht mit Hilfe von Kon taktelementen, die teils am Ständer und teils am Läufer angeordnet sind, wie bei einem Kommutator- motor mit elektrischer Kommutation.
Wegen der rein magnetischen Betätigung der Schaltvorrichtung kann der erzielte Vorgang als magnetische Kommu tation bezeichnet werden, dies um so mehr, als durch Verstellen der Schaltvorrichtung der Lauf des Mo tors beeinflusst werden kann, analog der Verstel lung der Bürsten heim bekannten Kommutatormotor.
Electric motor The present invention relates to a relatively low power electric motor which can be used for living advertising displays, toys and the like.
For example, for driving watches, electric motors are already known whose stator and rotor have means for generating magnetic fields, with that of the rotor moving with the rotor and the one of these interacting .magnetic fields permanent and the other to drive the Runner is switched on and off intermittently by a switching device. The engine according to the invention also has these features.
In the previously known designs, the switching device was operated purely mechanically by the movement of the rotor with respect to the stator. In contrast, the electric motor according to the invention is characterized in that the Schaltvorrich device can be actuated by magnetic interaction between an actuator of the switching device and the part of the motor moved relative to the Schaltvor direction when the motor is running.
Several exemplary embodiments of the electric motor according to the invention are described in detail below and shown in the accompanying drawing.
Fig. 1 is a front elevational view of a rotary motor; Fig. 2 shows a side view of the same; Fig. 3 is a front elevational view of a display device having a motor and a swingably mounted disc; FIG. 4 is a view, analogous to FIG. 1, of the lower part of a modified embodiment of the rotary motor; Fig. 5 is a side view of the same; FIG. 6 is a view, analogous to FIG. 3, of a differently designed exhibition device with a motor and a disk mounted to oscillate; FIG.
Fig. 7 shows a side view of the same device. 1 and 2 illustrate a practical and simple embodiment of the rotary motor, in which a vertical ring 2 with flat sides is attached to an L-shaped base plate 3 and with this forms the motor stand. A rotor axis 4 is mounted in zen trally arranged openings 5 on the sides of the ring 2 and carries two arms 6 which are rotatable through the interior of the ring.
Two electromagnetic coils 7, suitably U-shaped as shown in FIG. 2, are attached in the upper and lower part of the ring 2 and arranged in series with one another in an electrical circuit 8. The coils 7 are means for generating an intermittent magnetic field.
Two permanent magnets 9 are fixed at the ends of the arms 6 in order to pass through the gaps 10 in the U-shaped coils 7 when they are rotated. The magnets 9 have the same size and field strength and are attached with respect to their polarity on the arms 6 in the same way, as shown in FIG.
The circuit 8 is controlled by a switch 11 which is fastened to the base plate 3 in the area of the path of the fields of the rotating magnets 9 BE. The switch 11 can be operated magnetically by the permanent field of the magnets 9 while they rotate past the switch, and it has a pivoted, two-armed contact lever 12, which is a contact element in the circuit 8 and opens and closes it by pivoting . One end of the lever 12 carries a permanent magnet 13 serving as an actuator and the other end a counterweight 14 which tries to open the switch, the arm carrying the weight when the switch is closed, a contact element 15 touches metallic be.
The permanent magnet 13 is conveniently arranged on the arm so that the north pole is on top. The current to feed the circuit 8 is generally supplied by one or two dry flashlight batteries.
To start the engine, the axis 5 or the arms 6 are given a rotary movement by hand, e.g. B. in the counterclockwise direction, as indicated in Fig. 1 with arrows. When the upper magnet 9 swings down into the position shown by dashed lines, the north pole of this magnet 9 pushes the switch magnet 13 and thus pivots the switch lever 12 into the position shown in broken lines for the purpose of closing the switch 11 and exciting the coils 7. The south poles the magnets 9 are now located in the centers of the coils 7, which drive the arms 6 counterclockwise when they are excited. When the north pole of the same magnet 9 moves away from the switch magnet 13, the switch opens under the action of the counterweight 14, whereby the coils 7 are current going.
The switch acts to a certain extent as a regulator to maintain a constant run time of the rotor. A higher Umlaufgeschwindig speed of the rotor shortens the duration of the closure of the switch 11 and thus the excitation of the coils 7, which results in a decrease in the rotational speed of the rotor. If the Umlaufgeschwindig speed decreases too far, the rotor magnet 9 located near the switch closes the switch at the moment when the south pole moves into the zone of maximum repulsion of the coil, where the rotor magnets from the coils 7 receive a stronger pulse and increase in circulation speed.
The rotation time of the rotor can be reduced or increased by changing the distance between the scarf 11 from the path of the permanent magnetic field of the rotor magnets and from the adjacent coil 7. According to Fig. 1, the side part of the base plate 3 is seen with a slot 16 ver through which a screw 17 anchoring the switch 11 passes. With this arrangement, the switch 11 can be placed in its position relative to the orbit of the magnets 9 and the adjacent coil 7 by moving the screw 17 along the slot 16.
The closer the switch is to the path of the magnets 9, the longer it will remain closed during the passage of each magnet, and the closer it is to the lower coil 7, the shorter the duration of its closure will be.
The motor can also be operated in a clockwise direction without having to change its training in any way. In the arrangement shown, the rotor magnets 9 then partially pass through the coils 7 before the preceding north pole of the lower magnet 9 pushes the switch magnet 13 to close the switch. When the switch is closed, the coils are energized to drive the magnets 9 and the arms 6 clockwise.
An oscillating movement of the runner can be generated by loading one arm 6 of the runner with a weight, so that rotation is prevented by the disturbed equilibrium and an oscillating movement begins in which the magnets 9 pass through the gaps 10 of the coils 7 swing back and forth through it, and the switch 11 operates under the influence of the lower magnet 9.
Figure 3 illustrates a similar type of motor especially designed for oscillating motion to accomplish what may be called a magic trick in an advertising device. In the water training is a permanent magnet 18 on the back of a vibratable element such. B. the ring disk 19, which is supported by means of a cutter 20 on a cutter bearing 21, wel Ches on a holder 22 rests.
An electromagnetic coil 23 is arranged below the base plate 24, as well as a scarf ter and a dry battery 25, the excitation of the coil is controlled by the dry battery from the switch. The two-armed, pivotable con tact lever 26 of the switch carries a permanent magnet 27 with an upwardly directed north pole, so that the north pole of the permanent magnet 18 swinging back and forth repels the switch magnet 27 to pivot the lever 26 so that the switch closed and the coil 23 is excited during part of each oscillating movement of the annular disk 19, the briefly excited coil alternately repels and attracts the permanent magnet 18 to generate an oscillating movement.
The viewer, who does not see the magnet 18 on the back of the oscillating ring disk 19 and the coil 23 and the switch, makes the work of the ring disk 19 balancing only on the cutting edge 20 the impression of magic.
In the embodiment illustrated in FIGS. 4 and 5, the rotor arms 6 carry radially extending rod-shaped permanent magnets 28 with outwardly directed south poles. The pivotable contact lever 12 of the switch 11 carries an iron block 29 in place of the magnet 13, which also serves as an actuating member. While the south poles of the magnets 28 move clockwise past the two coils 30 (Fig. 4), who energizes the coils to repel the magnets as soon as they pass through the centers of the coil fields.
The coil 30 is excited by closing the switch under the influence of the magnetic force of attraction of the rotor magnet 28 adjacent to the lower coil 30 on the iron block 29 of the switch. The other features of the construction are the same as in FIGS. 1 and 2.
Fig. 6 and 7 represent a variant of the ge in Fig. 3 arrangement shown. In this case, the Ma gnet 18 is replaced by a magnet 31 which is arranged transversely to the disc 19, the Anord voltage of coil 23 and switch such is taken that the coil is in the area of the path of the south pole field of the magnet 31, and the switch in the area of the path of the north pole field. The magnet 27 of the switch according to FIG. 3 is replaced by an iron block 32, which is attracted upwards by the magnet 31 to close the switch.
While the disk 19 swings on the cutting bearing 21, the north-pole force field of the magnet 31 attracts the block 32 intermittently to close the switch and to excite the coil 23 when the magnet 31 swings past, where the brief excitation of the coil 23 causes the south pole of the magnet 31 repels on every oscillation, and the continued oscillating movement he remains.
It is clear that the actuation of the switching device for switching the intermittent magnetic field on and off does not always have to be carried out by a permanent magnet arranged on the rotor. In those cases where the actuating element of the switching device itself is permanently magnetic, a magnetically conductive iron part on the rotor is sufficient to briefly actuate the switching device when the rotor is moving.
Thus, it is possible, if desired, to arrange at least one coil for generating the intermittent magnetic field and a magnetically conductive part for actuating the switching device on the rotor, the switching device, as in the case described, remains on the stator and has the permanent magnet that is with the magnetically conductive part and the intermittent magnetic field of the rotor cooperate. Incidentally, all the embodiments mentioned could be modified so that the functions of the stator and rotor are interchanged; then the switching device would no longer be arranged on the stator, but on the rotor of the motor.
Finally, it is pointed out that the coils and permanent magnets do not always have to be directly where the intermittent or permanent magnetic field is required, as it is known to be possible to control the magnetic flux through magnetically conductive materials such as iron, to any desired point.
The advantage of the inventive electric motor is that because of the magnetic actuation of the switching device between the same and the relatively movable part of the motor, be it the rotor or possibly the stator, no mechanical connection is necessary, such as. B. a linkage, a cam or a lever, etc. The switching on and off of the intermittent magnetic field is not done with the help of con tact elements, which are arranged partly on the stator and partly on the rotor, as with a commutator motor electrical commutation.
Because of the purely magnetic actuation of the switching device, the process achieved can be referred to as magnetic commu tion, all the more so as the running of the motor can be influenced by adjusting the switching device, analogous to the adjustment of the brushes at home known commutator motor.