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Elektromagnetischer Schwingankermotor für Wechselstrom Die Erfindung
bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schwingankermotor mit einem durch Wechselstrom
erregten ringförmigen Magnetsystem und einem im Feld dieses Magnetsystems mit Wechselstromfrequenz
schwingenden Dauermagnetanker, der mit einem oder mehreren Oxydmagneten ausgerüstet
ist. Die Oxydmagnete können z. B. aus Eisen- oder Bariumoxyd gepreßt sein.
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Bei der Mehrzahl aller bekannten elektromagnetischen Schwingankermotoren
ist die Schwingungszahl doppelt so groß wie die Frequenz des antreibenden Wechselstromes.
Um auf die Frequenz des Wechselstromes zu kommen, kennt man die Polarisierung mittels
Dauer- oder Elektromagnete. Bei Verwendung von Dauermagneten ergibt sich nun die
Schwierigkeit, daß der Dauermagnet beim Einwirken eines entgegengesetzt gerichteten
Magnetfeldes einer entmagnetisierenden Kraft ausgesetzt ist, die seinen Magnetismus
schwächt. Seine Feldstärke wird immer schwächer.
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Bei Motoren, die ohne Polarisierung arbeiten, sind genaue und umständliche
Abgleicharbeiten erforderlich, um dein Schwinganker auf die Resonanzfrequenz zu
bringen. Ferner haben solche Motoren, den Nachteil, daß die Schwingamplitude, sehr
stark lastabhängig ist.
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Durch Verwendung von gegen entmagnetisierende Einflüsse sehr stabilen
Oxydmagneten, deren reversible Permeabilität etwa 1 ist, lassen sich die den bekannten
Systemen anhaftenden Nachteile vermeiden. Zu beachten ist dabei jedoch, daß Oxydmagnete
eine sehr geringe mechanische Festigkeit aufweisen, was ihre Anordnung in bewegten
Teilen, die großen Beschleunigungen oder Verzögerungen unterworfen sind, erschwert.
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Durch die Erfindung wird ein Schwingankermotor vorgeschlagen, der
in seinem Aufbau trotz der Verwendung von Oxydmagneten sehr einfach und billig ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß der oder die Oxydmagnete Scheibenform
aufweisen, in axialer Richtung magnetisiert und einzeln zwischen als Leitbleche
dienenden Blechscheiben aus magnetisch gut leitendem Material angeordnet sind. Die
Herstellung scheibenförmiger Oxydmagnete bereitet keine Schwieg rigkeiten. Die Scheibenform
weist an sich schon eine gute Gestaltfestigkeit auf. Die Leitbleche dienen als Bewehrung
der Oxydmagnete. Sie schützen vor mechanischen Angriffen und halten das Gefüge der
Oxydmagnete gegenüber aus Beschleunigungs- oder Verzögerungskräften resultierenden
Einflüssen zusammen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können der oder die Oxydmagnete
samt ihren Leitblechen auf einer das Gehäuse des Schwingankermotors zentrisch durchsetzenden,
die Schwingbewegung übertragenden Welle angeordnet und darauf kraftschlüssig oder
formschlüssig befestigt sein. Die kraftschlüssige. Befestigung kann z. B. durch
Verschraubung, die formschlüssige Befestigung beispielsweise durch Vergießen mit
Gießharz, Kunststoffmasse oder Leichtmetallspritzguß erfolgen.
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Bei Schwingankermotoren für translatorische Schwingungen können die
Leitbleche für jeden Oxydmagnet in radialer Richtung über dessen äußeren Umfang
hinausragen und in axialer Richtung einander zugekehrt umgebördelt sein, derart,
daß um den Oxydmagnet ein ringförmiger Hohlraum und zwischen den umgebördelten Enden
seiner Leitbleche ein ringförmiger Luftspalt entsteht. Die Leitbleche können aber
auch in der gleichen Richtung umgebördelt sein.
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Eine einfache Ausführung ergibt sich, wenn nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung zwei scheibenförmige Oxydmagnete mit Leitblechen auf der die Schwingbewegung
übertragenden Welle angeordnet sind, die sich durch Schraubenfedern in axialer Richtung
gegen das Gehäuse des Schwingankermotors abstützen.
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Die im Gehäuse befestigte ringförmige Erregerspule kann ferner von
zwei Ringtrögen aus magnetisch gut leitendem Material eingefaßt sein, deren Trennebene
in radialer Richtung verläuft und- deren innere, in axialer Richtung .einander zugekehrte
Enden einen ringförmigen Luftspalt frei lassen.
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Vorteilhaft können die in axialer Richtung umgebördelten Enden der
beiden Leitscheiben zwischen den Oxydmagneten in nicht erregtem Zustand dem ringförmigen
Luftspalt zwischen den Ringtrögen um die Erregerspule gegenüberliegen, und zwischen
den
Ringtrögen und den Leitscheiben kann. der Luftspalt zur Vermeidung
von Verlusten sehr klein gehalten sein. Die umgebördelten Enden der Leitscheiben
können weiterhin vom inneren Umfang aus nach dem äußeren Umfang hin in axialer Richtung
zugespitzt sein.
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Für Schwingankermotoren für Rotationsschwingungen kann nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung ein scheibenförmiger Oxydmagnet mit Leitblechen auf
der die Schwingungen übertragenden Welle angeordnet sein, wobei dessen Leitscheiben
in radialer Richtung über den Umfang des Oxydmagnets hinausragen und in axialer
Richtung einander zugekehrt und wechselweise nach Art von Polschuhen ineinandergreifend
umgebogen sein können, derart, daß um den Oxydmagnet ein ringförmiger Hohlraum und
zwischen den Polschuhen ein Luftspalt nach Art einer Mäanderlinie entsteht.
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Wie bei dem Schwingankermotor für translatorische Schwingungen kann
auch bei dem für Rotationsschwingungen die im Gehäuse befestigte ringförmige Erregerspule
von zwei Ringtrögen aus magnetisch gut leitendem Material eingefaßt sein, deren
innere, in axialer Richtung liegende Enden einander zugekehrt sind und wechselweise
nach Art von Polschuhen ineinandergreifen, derart, daß zwischen den Polschuhen ein
Luftspalt nach Art einer Mäanderlinie gebildet wird.
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Damit der Anker mit Sicherheit keine fortschreitende Drehbewegung
ausführt, kann ferner der Abstand von einer Palschuhgruppe zur Nachbarpolschuhgruppe
größer sein als von zusammengehörenden Polschuhen. Zum gleichen Zweck kann ferner
dem Anker eine Rückstellfeder zugeordnet sein. Diese Feder kann. z. B. in der Art
einer Unruhfeder ausgebildet sein.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand schematisch dargestellter
Ausführungsformen eines Schwingankermotors für translatorische Schwingungen und
eines Schwingankermotors für Rotationsschwingungen veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen durch Wechselstrom zu
erregenden Schwingankermotor für translatorische Schwingungen; Fig.2 zeigt in größerem
Maßstab einen axialen Schnitt durch die mit Hilfe von Leitscheiben eingefaßten Oxydmagnete,
und Fig.3 zeigt ebenfalls in größerem Maßstab den Kraftlinienfluß durch die Oxydmagnete
bei ausgeschwungenem Anker; Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch, einen durch Wechselstrom
zu erregenden Schwingankermotor für Rotationsschwingungen; Fig. 5 zeigt im Ausschnitt
eine Draufsicht auf den Schwinganker in größerem Maßstab; und Fig. 6 zeigt einen
Querschnitt durch den Schwingankermotor nach Fig. 4.
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Der Schwingankermotor für translatorische Schwingungen mit der Frequenz
des Wechselstromfeldes nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen
Gehäuse 1, den Lagerschildern 2, 3 und der die Schwingbewegung ausführenden, das
Gehäuse zentrisch durchsetzenden, in den Lagerschilden gelagerten Welle 4. Auf der
Welle 4 sind als Anker zwei scheibenförmige Oxydmagnete 5, 6 angeordnet, welche
von Leitscheiben 7 bis 10 aus magnetisch gut leitendem Material eingefäßt sind.
Die Oxydmagnete und die Leitscheiben sind in der Nähe der Welle 4 mit dieser formschlüssig
durch eine Halterung 11 in Leichtmetallspritzguß verbunden. Schraubendruckfedern
12, 13 stützen sich von jeder Ankerseite aus gegen die Lagerschilde 2, 3 ab, so
daß eine Mittellage des Ankers hergestellt ist.
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Die Leitscheiben 7, 8 an dem Oxydmagnet 5 und die Leitscheiben 9,
10 an dem Oxydmagnet 6 ragen radial über den Umfang der Magnete hinaus, derart,
daß um den Magnet 5 ein ringförmiger Hohlraum 14 und um den Magnet 6 ein ringförmiger
Hohlraum 15 entsteht. Die Enden 16, 17 der Leitscheiben 7, 8 und die Enden 18,19
der Leitscheiben 9, 10 sind in axialer Richtung einander zugekehrt umgebördelt,
so daß zwischen den Enden 16, 17 im Anschluß an den Hohlraum 14 ein ringförmiger
Luftspalt 20 und zwischen den Enden 18, 19 im Anschluß an den Hohlraum 15 ein ringförmiger
Luftspalt 21 entsteht.
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Im Gehäuse 1 ist um den Anker mit den Oxydmagneten 5, 6 eine ringförmige
Erregerspule 22 angeordnet, die von zwei Ringtrögen 23, 24 aus magnetisch gut leitendem
Material derart eingefaßt ist, daß zwischen den Enden 25, 26 der Ringtröge 23, 24
ein ringförmiger Luftspalt 27 entsteht. In nicht erregtem Zustand, bei Mittellage
des Ankers, liegt der Luftspalt 27 dicht gegenüber den Enden 17, 18 der Leitscheiben
8, 9.
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Durch den rotationssymmetrischen Gesamtaufbau des Schwingankermotors
läßt sich zwischen dem Anker und der Erregerspule ein sehr kleiner ringförmiger
Luftspalt 28 bei sehr genauer Führung erreichen.
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Die axiale Magnetisierung (Nordpol = N, Südpol = S) der scheibenförmigen
Oxydmagnete 5, 6 mit ihren Leitscheiben 7 bis 10 ist aus Fig. 2 erkennbar.
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Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, werden die Kraftlinien der Magnete
auch bei ausgeschwungenem Anker nicht unterbrochen. Die Kraftlinien 29 des Magnets
6 sind über das Ende 26 des Ringtroges 24 kurzgeschlossen, während die Kraftlinien
des Magnets 5 die Erregerspule umfassen.
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Der Schwingankermotor kann auch ohne mechanische Rückstellkräfte (Federn
12, 13) arbeiten, da sich der Anker unter dem Einfluß der Oxydmagnete immer in seine
Mittellage einstellt.
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Der Schwingankermotor für Rotationsschwingungen mit der Frequenz des
Wechselstromes nach Fig. 4 zeigt im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der für
translatorische Schwingungen nach Fig. 1.
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Auf der Welle31 ist mit den Leitscheiben 32,33 durch das Haltestück
34 ein scheibenförmiger Oxydmagnet 35 befestigt. Die Leitscheiben 32, 33 ragen radial
über den Umfang des Oxydmagnets 35 hinaus und sind in axialer Richtung einander
zugekehrt und wechselweise nach Art von Polschuhen ineinandergreifend umgebogen.
Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich ist, ragt der Polschuh 36 der Leitscheibe
32 bis nahe an die Leitscheibe 33, während der Polschuh 37 der Leitscheibe 33 bis
nahe an die Leitscheibe 32 ragt. Zwischen den Polschuhen. und dem Oxydmagnet entsteht
ein ringförmiger Hohlraum 38 und zwischen den Polschuhen ein Luftspalt 39, der nach
Art einer Mäanderlinie verläuft.
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Die Ringtröge 40, 41 der Erregerspule 42 weisen entsprechende Polschuhe
43, 44 auf, die zwischen sich ebenfalls einen Luftspalt nach Art einer Mäanderlinie
frei lassen.
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Jedem Polschuh dies Oxydmagnets ist ein entsprechende.rPolschuh der
Erregerspule 42 zugeordnet, wie insbesondere aus Fig. 6 hervorgeht. Wird nun die
Erregerspule 42 mit einer Wechselspannung gespeist, so werden sich ihre Polschuhe
entsprechend- der Frequenz umpolen und jeweils den entsprechenden Gegenpol
des
Oxydmagnets 35 anziehen. so daß der Anker jeweils um eine Polschuhteilung vor und
zurück schwingt und sich eine Rotationsbewegung in Pfeilrichtung 45 ergibt.
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Nicht besonders dargestellt ist, daß zur Verhinderung einer fortschreitenden
Drehbewegung die Abstände von Polschuhgruppe zur Nachbarpolschuhgruppe etwas größer
gewählt werden können. Im Gehäuse des Rotationsschwingankermotors läßt sich zu diesem
Zweck auch eine Rückstellfeder nach Art einer Unruhfeder anordnen.
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Schwingankermotoren des aufgezeigten Prinzips lassen sich entsprechend
umkehren und zur Spannungserzeugung verwenden, sofern eine geeignete Antriebseinrichtung
vorgesehen wird.