DE102022004542A1

DE102022004542A1 - Kraftschrittmotor

Info

Publication number: DE102022004542A1
Application number: DE102022004542.7A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2024-06-06

Abstract

Das Patent [1] befasst sich mit leistungsstarken Schrittmotoren, die wenig Strom verbrauchen und die einzigartige Eigenschaft haben, dass der Stromverbrauch mit zunehmender Drehgeschwindigkeit abnimmt. Ein solcher Motor ist jedoch überdimensioniert, da die Elektromagneten in Gruppen mit einem gemeinsamen Anker angeordnet sind, der eine logische „ODER“-Funktion für die Elektromagneten ausführt.Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird hier vorgeschlagen, Gruppen von Elektromagneten mit einem gemeinsamen Anker zu entfernen und die Funktion der „ODER“-Logik auf ein anderes Element zu übertragen: eine Latte (herkömmlich „ODER“- Latte genannt), an die die Anker der einzelnen Elektromagneten angeschlossen sind. Das Ergebnis ist ein Motor mit geringeren Abmessungen, mit problemloser Implementierung eines Schutzgehäuses für die Elektromagnete und unter Beibehaltung aller positiven Eigenschaften des Prototyps [1].Zwei weitere Varianten eines solchen Motors werden ebenfalls in Betracht gezogen - eine mit einer externen Freilaufkupplung und die andere mit einer Kupplung, die keinen Freilauf hat und die doppelte Drehzahl des Motors ermöglicht.Schließlich wird hier vorgeschlagen, nicht nur Elektromagnete zu verwenden, sondern auch Geräte mit einem anderen Funktionsprinzip (z.B. Geräte, die den Effekt der Magnetostriktion ausnutzen), die eine ähnliche Kraftwirkung auf die „ODER“-Latte des Kraftschrittmotors ermöglichen.

Description

Das Patent [1] schlägt einen Kraftschrittmotor vor, der auf handelsüblichen Elektromagneten basiert und einen reduzierten Stromverbrauch, ein relativ hohes Drehmoment und eine einzigartige Eigenschaft aufweist: Mit zunehmender Drehgeschwindigkeit sinkt der Stromverbrauch.
Der geringere Stromverbrauch ist auf die Verwendung von Elektromagneten zurückzuführen, die bei der Brandbekämpfung eingesetzt werden und ausreichend lange mit Batterien betrieben werden müssen, aber eine hohe Ankerkraft entwickeln [2]. Ein zweiter Faktor für die Verringerung des Stromverbrauchs ist die gepulste Stromversorgung der Elektromagnete. Die Impulsstromquelle zur Versorgung der Elektromagnete ist die Motorsteuerung, die einen einstellbaren Impulsgeber und Schalter zur Festlegung der Reihenfolge der Erregung der einzelnen Elektromagnete sowie Ausgangsstromverstärker enthält. Der Impulsgeber ermöglicht es, die Ausgangsimpulsfrequenz sowohl kontinuierlich als auch bei Bedarf stufenweise zu variieren, und zwar proportional zur Anzahl der gleichzeitig eingeschalteten Magnetspulen.
Um die obige Charakteristik zu erhalten, werden die Elektromagnete im Motor zu Gruppen von nebeneinander angeordneten Elektromagneten zusammengefasst, die einen gemeinsamen Anker haben, und dieser gemeinsame Anker realisiert die logische Funktion „ODER“, die in Kombination mit der Logik des Controllers - und erlauben, die obige Charakteristik des Stromverbrauchs des Motors zu erhalten.
Als Beispiel wird ein Kraftschrittmotor für ein Elektrofahrrad betrachtet, der über zwei Elektromagnete verfügt [2]. Beim Anfahren oder Bergauffahren gibt das Steuergerät den Strom an beide Elektromagneten gleichzeitig ab. Dies führt dazu, dass der Elektromotor das maximale Drehmoment entwickelt und die maximale Leistung aufnimmt. Die Frequenz des Hauptoszillators der Steuerung ist auf die maximale Betriebsfrequenz des Magneten begrenzt. Da dieser Wert in [2] nicht angegeben ist, hat der Antragsteller üblicherweise die maximale Frequenz für solche Elektromagnete angenommen: 100 Hertz.
Allerdings, wenn das Fahrzeug (in diesem Fall ein elektrisches Fahrrad), gewinnt eine bestimmte Geschwindigkeit, die Steuerung manuell oder von Geschwindigkeitssensoren schaltet auf den zweiten Modus, wenn die Frequenz des Generators erhöht sich auf 200 Hertz (die doppelte Anzahl von Elektromagneten) und die Elektromagneten selbst - eingeschaltet wiederum. Jetzt wird immer nur ein Elektromagnet ausgelöst, was den Stromverbrauch halbiert, aber auch die Geschwindigkeit verdoppelt, weil der Magnetanker doppelt so oft schwingt wie bei gleichzeitiger Auslösung dieser Elektromagnete. In diesem Fall wird die Betriebsfrequenz jedes Elektromagneten seine Höchstfrequenz (100 Hertz) nicht überschreiten. In [1] wird darauf hingewiesen, dass das Drehmoment des Leistungsschrittmotors natürlich reduziert wird, aber da der Kraftschrittmotor bereits eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, hindert ihn dies nicht daran, unter Last normal weiterzuarbeiten.
Die Aufteilung der Elektromagneten in Gruppen von Elektromagneten nebeneinander, um einen gemeinsamen Anker zu verwenden, um die Funktion „ODER“ zu implementieren, führt jedoch zu einem erheblichen Nachteil solcher Kraftschrittmotoren: eine Erhöhung ihrer Größe, da die Breite eines solchen Elektromotors - nicht weniger als zwei Durchmesser von Elektromagneten, die deutlich über die Breite des Restes des Elektromotors sein wird. Während übliche Elektromotoren in der Regel zylinder- oder quaderförmig sind, hat ein solcher Elektromotor in diesem Fall, wenn man ihn von oben betrachtet, eine kreuzförmige Form. Das macht es schwierig, eine Schutzabdeckung für den Motormagneten zu erstellen (kein Problem für die Abdeckung, die den Motormechanismus abdeckt).
In diesem Patent wird vorgeschlagen, die Konstruktion des Schrittmotors [1] zu ändern, um diesen Nachteil zu beseitigen.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Elektromagnete nicht in Gruppen nebeneinander angeordnet werden, sondern einen gemeinsamen Anker für die Gruppen verwenden. Stattdessen wird die logische Funktion „ODER“ von der Latte übernommen, in deren Löcher die Stifte der elektromagnetischen Armaturen eingesetzt werden. Es ist völlig logisch, eine solche Latte als die Latte „ODER“ zu bezeichnen.

1 (Hauptansicht) und 2 (linke Ansicht) zeigen ein Beispiel für einen solchen Elektromotor. Schauen wir uns dieses Design einmal genauer an.

Wie bereits oben erwähnt, sind die Elektromagneten 1 hier nicht nebeneinander angeordnet, sondern jeder von ihnen hat seinen eigenen Anker 2, der an dem Scharnier 35 aufgehängt ist, von dem ein Teil am Anker 2 und der andere Teil an einer Stütze 15 befestigt ist, an dem der Elektromagnet 1 mit Hilfe Bolzens 17 befestigt ist. Die Stütze 15 selbst ist mit der Schrauben 32 durch seine Löcher 16 an der Platte 23 des Elektromotors befestigt. Auf der Platte 23 befindet sich der Rahmen 24, der die Wände des Elektromotors bildet und dessen Dicke etwas größer ist als die Höhe des Mechanismus, damit dieser richtig funktioniert.
An der Unterseite jeder Anker 2 ist der Stift 3 starr befestigt. Die Stiften 3 befinden sich in den Löchern der Latte 6 „ODER“, die über ihre Langlöcher 7 mit Schrauben 8 an der Platte 23 befestigt ist. Gleichzeitig kann sich die Latte 6 „ODER“ frei auf und ab bewegen (1), jedoch innerhalb der Länge der Löcher 7.
Auf der Seite der Latte 6 „ODER“, die an die Platte 23 angrenzt, ist ein Stift 9 starr angebracht und liegt auf dem kleinen Arm des Winkelarms 4.
Die Drehachse 5 ist am Winkelhebel 4 befestigt und befindet sich im Lager 14 und das Lager 14 ist in der Platte 23 befestigt. Die Stützen 15 mit den Elektromagneten 1 sind so angebracht, dass die Anker 2 mit ihren Stift 3 durch die Langlöcher 31 der Platte 23 des Elektromotors die Latte 6 „ODER“ in beliebiger Reihenfolge der Aktivierung der Elektromagneten 1 zur Seite (in 1 - nach oben) drücken.
Außerdem wird die Kippbewegung des Winkelarms 4 durch eine Freilaufkupplung in eine einseitige Drehung der Abtriebswelle 20 des Elektromotors umgewandelt. Die freie Bewegung der Freilaufkupplung erfolgt, wenn die Versorgungsimpulse für den Elektromagneten 1 beendet sind und der Winkelhebel 4 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt. Dies ist auf die abstoßenden Kräfte der beiden Permanentmagnete (Neodym) 12 zurückzuführen, deren Pole einander gegenüberliegen. Ein Magnet 12 ist am langen Arm des Winkelarms 4 in der Nähe seiner Drehachse 5 befestigt (wo die Bewegung des Winkelarms 4 gering ist), und der zweite Magnet 12 ist auf der Rahmenleiste 24 angebracht, so dass sich die Magnete 12 beim Einschalten der Elektromagnete und beim Auslenken des Winkelarms gegenüberliegen und einen geringen Abstand voneinander haben. Auf diese Weise wirken die Magnete 12 wie eine zuverlässige Rückholfeder. Zusätzlich zu diesen Magneten 12 kann aber auch eine einfache Rückholfeder 13 verwendet werden. All dies ist notwendig, damit der Winkelhebel 4 schnell in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
Die hier gezeigte Freilaufkupplung hat die Form eines Ratschen Mechanismus (obwohl auch andere bekannte Freilaufmechanismen [1] verwendet werden können). Bei Freilaufkupplungen bewegen sich die federbelasteten Elemente normalerweise auf einer Kreisbahn, die in der Mitte der Abtriebswelle zentriert ist. Hier wird dies unterbrochen, weil die federbelastete Sperrklinke 26 sich zwar auf einer Bahn in Form eines Teilkreises bewegt, sein Mittelpunkt aber nicht mit dem Mittelpunkt der Abtriebswelle zusammenfällt. Da die Sperrklinke 26 jedoch einen kurzen Hub (ca. 10 mm) hat und federbelastet ist, hat diese Diskrepanz keinen Einfluss auf die Funktion der Freilaufkupplung.
Am Ende des langen Arms des Winkelhebels 4 befinden sich der Sperrklinke 26 und seine Feder 28 mit ihren Befestigungselementen (Drehachse 27 der Sperrklinke 26, Federbefestigungsstift 30, Loch 29, das den Anfang der Feder 28 sichert). Die Sperrklinke 26 wirkt mit dem Sperrrad 18 der Freilaufkupplung zusammen, das starr auf der Abtriebswelle 20 des Elektromotors montiert ist. Die Abtriebswelle 20 des Elektromotors befindet sich an der Stelle, an der sich der lange Arm des Winkelhebels 4 bewegt. Um den Betrieb des Elektromotors zu ermöglichen, ist im langen Arm des Winkelarms 4 eine Öffnung in Form einen Teil eines Rings angebracht. Und wenn der Winkelarm 4 geschwenkt wird, bewegt sich die Abtriebswelle 20 des Elektromotors frei in diesem Loch. Die Abtriebswelle 20 selbst läuft durch das Lager 21, das in der Platte 23 des Elektromotors befestigt ist. Es stellt sich die Frage, warum eine solche Komplikation des Winkelarms? Die Antwort ist, dass es notwendig ist, die Länge des Elektromotors zu reduzieren. Wenn die Sperrklinke 26 unten (unter dem Sperrrad 18) angebracht ist, würde die Länge des Elektromotors unter Berücksichtigung des Verhältnisses der Arme des Winkelarms 4 mindestens um den Durchmesser des Sperrrads 18 zunehmen.
Am Ende der Abtriebswelle 20 des Elektromotors befindet sich eine Verdickung 36, und auf der Welle 20 selbst ist eine Nut, in der ein Federring 37 sitzt, der die Welle 20 an der Platine 23 des Elektromotors befestigt.
Außerdem befinden sich auf der Abtriebswelle 20 sowie auf der Welle 5 Unterlegscheiben (Unterlegscheibe 22 bzw. Unterlegscheibe 10). Sie dienen dazu, den Winkelarm 4 - parallel zum Platine 23 zu platzieren. Der Innendurchmesser der Unterlegscheiben ist so gewählt, dass sie frei auf der Welle gleiten, und der Außendurchmesser sollte so gewählt werden, dass sie den Außenring des Lagers nicht berühren.
Als Beispiel wird ein Hub von 1 mm an der Unterseite der Armatur gewählt und das Winkel-Arm-Verhältnis 4 beträgt 1:10. Eine solch kleine Bewegung des Ankers ermöglicht eine große Zugkraft des Elektromagneten 1, und die Bewegung selbst sieht eher wie eine Vibration aus. Aber das Verhältnis der Arme des Winkelhebels 4 erlaubt es, der Sperrklinke 26 um 10 mm zu verschieben, was für den normalen Betrieb des Kupplungsfreilaufs ausreichend ist.
Die 3 zeigt drei Details, die wichtig, aber in verschiedenen Ansichten schwer zu erkennen sind, z. B. und . Diese sind:

a) der Winkelhebel 4,
b) die Latte 6 „ODER“,
c) der Anker 2.

Sie zeigt die Löcher, die genauso nummeriert sind wie die Schächte, und die Stangen, die dort angebracht werden sollen. Die Löcher 40 in dem Anker 2 dienen in erster Linie dazu, den Luftwiderstand zu verringern, wenn die Anker 2 schwingt. Da sich die Wicklung des Elektromagneten 1 in einem becherförmigen Ferritkern mit einem zentralen Stab befindet, konzentriert sich das Magnetfeld nur an der Peripherie und um den Kern herum, und an den Stellen, an denen sich Löcher 40 befinden, ist das Magnetfeld stark abgeschwächt, und diese Löcher klein Einfluss auf die Stärkeeigenschaften des Elektromagneten 1 haben. Der Vorsprung 39 in dem Anker 2 dient zur Befestigung des Scharniers 35 (dort sind auch die Löcher für die Befestigungsschrauben des Scharniers 35 dargestellt), und die gestrichelte Fläche 38 zeigt an, wo der Stift 3 den Anker 2 befestigt ist.
Das Ergebnis ist also der Kraftschrittmotor, dessen Höhe und Breite hauptsächlich durch die maximale Größe (Durchmesser) eines einziges Elektromagnets 1 bestimmt wird. Es hat keine Teile, die über die Abmessungen der Platte 23 hinausragen, so dass es einfach ist, ein Gehäuse 33 herzustellen, das den Motor vor der Umgebung schützt und mit Schrauben 34 leicht an der Platte 23 des Kraftschrittmotors befestigt werden kann. Gleichzeitig behält dieser Kraftschrittmotor alle Vorteile des Prototyps [1]. Im Falle eines Elektrofahrrads ist ein solcher Elektromotor bequem im Pedalbereich untergebracht (Mittelmotor).
In [1] wird auch eine Variante des Kraftschrittmotors betrachtet, der keine Freilaufkupplung hat. Stattdessen wird die oszillierende Bewegung des Winkelarms auf eine Zwischenkupplung übertragen, die an der Einlassseite der Hinterrad-Freilaufkupplung des Fahrrads angeklemmt wird. Dies vereinfacht die Konstruktion des Elektromotors, da er die Freilaufkupplung des Fahrrads nutzt. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass ein großer Teil des Motors flach genug ist, um zwischen den Teil der Hinterradgabel des Fahrrads und das Hinterrad selbst zu passen. Die Elektromagnete befinden sich in diesem Fall außerhalb des Bereichs der Hinterradgabel des Fahrrads. Es ist klar, dass es schwierig ist, einen großen Teil des Elektromotors so flach zu gestalten.
Auch hier wird eine andere Lösung vorgeschlagen, wie in 4 und 5 dargestellt:

Hier ist zu sehen, dass der Winkelhebel 4 eine einfachere Form hat, da es keine Freilaufkupplung und keine Abtriebswelle gibt. Die Elektromagnete 1, die mit Bolzen 17 an der entsprechende Stütze 15 und die Pfosten selbst mit Schrauben durch die Löcher 16 der Stütze 15 an der Platine 23 des Elektromotors befestigt sind, bleiben an ihrem Platz. Die Dauermagnete 12, die als Rückholfeder dienen, bleiben ebenfalls erhalten.
Da keine Freilaufkupplung vorhanden ist, fehlen am Ende des langen Arms des Winkelhebels 4 der Sperrklinke 26 und die Feder 28, dafür ist ein Lang Loch 44 vorhanden. In dieser Bohrung befindet sich ein Gewindestift 43, der in die Ausgangslatte 41 des Kraftschrittmotors eingeschraubt wird. Die Ausgangslatte 41 kann sich linear zu einer Seite und zur anderen Seite bewegen - in Linearlagern 42, die im Rahmen 24 des Elektromotors befestigt sind. Auf der Ausgangslatte 41 befindet sich eine Rückholfeder 13, die links im linken Linearlager 42 und rechts in einer auf die Ausgangslatte 41 aufgesetzten Scheibe 45 ruht, deren Bewegung nach rechts auf der Ausgangslatte 41 durch einen ebenfalls in die Ausgangslatte 41 eingeschraubten Stift 46 begrenzt wird. Während der oszillierenden Drehbewegung des Winkelarms 4 wird seine Bewegung durch das Lang Loch 44 und den Gewindestift 43 auf die Ausgangsschiene 41 des Kraftschrittmotors übertragen, der in den Linearlagern 42 eine lineare Hin- und Her Bewegung ausführt. Die längliche Form des Lochs 44 ist gerade notwendig, um die Drehbewegung des Winkelarms 4 und die lineare Bewegung der Ausgangsschiene 41 aufeinander abzustimmen.
Für den Betrieb dieses Schrittmotors muss eine BMX-Fahrradnabe in das Hinterrad des Fahrrads eingebaut werden, in der sich auf der rechten Seite ein Kettenantrieb befindet, mit dem man wie bei einem normalen Fahrrad (ohne mehrstufigen Gang) in die Pedale treten kann. Und auf der linken Seite der BMX-Radnabe befindet sich ein Linksgewinde, mit dem man eine abnehmbare Freilaufkupplung an dieser Nabe anbringen kann. Diese abnehmbaren Freilaufkupplungen werden sowohl mit einem Kettenblatt als auch mit einem einfachen Bund mit Löchern geliefert. Letzteres ist der am besten geeignete Antriebsstrang für diese Anwendung.
Der Kraftschrittmotor selbst kann entweder als Mittelmotor oder an einer beliebigen Stelle des Fahrradrahmens angebracht werden. Es muss lediglich die Länge der Ausgangsschiene 41 gewählt werden, um das Loch an ihrem Ende mit dem Loch am Bund der abnehmbaren Freilaufkupplung auszurichten und zu verbinden.
Das Ergebnis ist nicht nur ein strukturell sehr einfacher Kraftschrittmotor mit allen Vorteilen des Prototyps [1], sondern auch eine neue Art der Kraftübertragung in Form einer Zahnstange, die viel einfacher und zuverlässiger ist als eine Ketten-, Riemen- oder kardanische Übertragung, die praktisch wartungsfrei ist.

Freilaufkupplungen mit dem Sperrrad und die Sperrklinken sind als unzureichend zuverlässig bekannt, werden aber in Fahrrädern verwendet, weil sie erstens nicht so hohe Kraftbelastungen aufweisen und zweitens für eine kontinuierliche Drehung verwendet werden, bei der die Sperrklinken fast ununterbrochen gegen das Klinkenrad gedrückt werden. Aber bei diesem Elektromotor sind die Sperrklinken in den Kupplungen durch den Freilauf hohen Wechselbelastungen ausgesetzt. Um die Zuverlässigkeit der Freilaufkupplungen zu erhöhen, ist es vorzuziehen, keine Sperrklinkenkupplungen, sondern Rollen- und Gelenkkupplungen zu verwenden, die die Widerstandsfähigkeit des Motormechanismus gegenüber solchen Beanspruchungen stark erhöhen.
Eine weitere mögliche Lösung ist die Verwendung anderer Kupplungen anstelle von Freilaufkupplungen [3], die auf Elementen von Freilaufkupplungen basieren, aber selbst keinen Freilauf haben und lineare Hin- und Her Bewegungen in eine kontinuierliche, einseitige Drehung der Abtriebswelle umwandeln. Sie zeichnen sich durch eine geringere Belastung der Kupplungselemente und eine Verdoppelung der Geschwindigkeit (aufgrund des fehlenden Freilaufs) aus.
Alternativ können Sie die Kupplungen [4] verwenden, die die oszillierende Drehbewegung in eine kontinuierliche, einseitige Drehung der Abtriebswelle umwandeln (gleichzeitig wurde für sie das
Patent Nr. 10 2022 002 418.7 angemeldet). Sie verwenden ebenfalls Elemente von Freilaufkupplungen, die sich jedoch besser an die Bewegungen anpassen lassen, die in diesen Motoren durch den schwingenden Winkelarm 4 ausgeführt werden.
Die 6 und 7 zeigen der Kraftschrittmotor - mit Kupplung [4]. Wie aus 6 ersichtlich ist, betrifft die Änderung der Konstruktion den doppelarmigen Winkelhebel 4, in dem zwei Gruppen von federbelasteten Sperrklinken 26 erscheinen, die sich auf Bahnen bewegen, als Teile konzentrischer Kreise, deren Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Drehachse des doppelarmigen Winkelhebels 4 zusammenfällt, und in der Gruppe, die dem kleineren konzentrischen Kreis entspricht, gibt es nur eine solche Sperrklinke 26. Zusammen mit dem Sperrrad 18 bildet es eine Kupplung [4]. Die Länge des Motors nimmt leicht zu. Das hängt damit zusammen, dass die Sperrklinke 26 der unteren Gruppe eine Strecke zurücklegen muss, die den Schritt des Sperrrads darstellt.
Die obere Gruppe kann mehr federbelastete Sperrklinken 26 enthalten, was auf ihre Bewegung über eine größere Distanz zurückzuführen ist: entlang einer Bahn, die einem Teil eines größeren konzentrischen Kreises entspricht. Und diese Sperrklinken 26 kommen in Reihe mit dem Sperrrad 18 in Kontakt, was ein Merkmal der Kupplung [4] ist.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Platte 23 des Kraftschrittmotors (7) - befinden sich Elektromagnete 1, die kleineren Abmessungen und eine geringere Leistung als bei den vorherigen Versionen des Kraftschrittmotors haben. Diese Elektromagnete 1 sollten mindestens doppelt so viele sein wie im vorherigen Fall, da die Kupplung [4] Arbeitsbewegungen in beide Richtungen ausführt. Man kann sagen, dass die Elektromagnete 1 hier bedingt in zwei Gruppen aufgeteilt sind, von denen jede den doppelarmigen Winkelhebel 4 in ihre eigene Richtung drückt. Tatsächlich aber können diese Elektromagnete 1 in beliebiger Reihenfolge angeordnet werden, und ihre Auswahl wird von der Motorsteuerung getroffen.
Natürlich sind in diesem Fall die Auskragung 11 des Rahmens 24, die Magneten 12 und die Rückholfeder 13 nicht erforderlich.
7 zeigt 8 Elektromagneten 1.
Da die Elektromagneten 1 kleinere Abmessungen haben, wird auch die Höhe des Motors verringert. Und wenn die Magnetspulen 1 jeder formalen Gruppe gemeinsam betätigt werden, wird mehr Zugkraft erzielt als mit einer einzigen großen Elektromagnet 1 in früheren Motorvarianten. Darüber hinaus aufgrund des Fehlens von Leerlauf, die Geschwindigkeit der Macht Schrittmotor verdoppelt, auch bei der Verwendung von zwei Elektromagneten 1 in jeder formalen Gruppe (Schieben der doppelarmigen Winkelhebel zu einer Seite), und die Verwendung einer Gruppe, wie in 7 vier Elektromagneten 1, die Geschwindigkeit der Macht Schrittmotor - wird noch mehr erhöhen.
Auf der Seite der Platte 23, auf der sich die Elektromagnete1 befinden, befindet sich auch die Latte 6 „ODER“. Dies ist nicht entscheidend, aber es reduziert die Anzahl der Löcher 31 in der Platine 23 des Motors, so dass nur ein erweitertes Loch 8 übrig bleibt - für den Stift 9 der ODER-Latte 6. Dieser Stift 9 berührt nicht mehr den kleinen Arm des abgewinkelten Doppelarmhebels 4, sondern sitzt in der Bohrung dieses Armes. Dies ist wiederum eine Folge der Kopplung [4] (bei den beiden Hüben arbeiten). Und da die Latte 6 „ODER“ viel breiter geworden ist, sollten Maßnahmen ergriffen werden, um ihre Reibung mit der Platte 23 zu verringern, z. B. durch die Verringerung ihrer Kontaktfläche, durch die Verwendung von Längsrippen (Aussparungen). Angesichts des geringen Hubs der Latte 6 „ODER“ reicht dies aus, um diese Reibung zu verringern. Aus den 2 und 5 ist ersichtlich, dass die Stützen 15 einen Spalt zwischen ihnen und der Platte 23 haben. Hier befindet sich die ODER-Latte 6. Seine Bewegung, orthogonal zur Längsbewegung, wird durch die äußeren Schenkel den Ständern 15 zur Befestigung der Elektromagnete 1 begrenzt, und ihre inneren Schenkel befinden sich in den Löchern 49, so dass sich die Latte 6 „ODER“ innerhalb eines bestimmten Bereichs (hier - 1 mm) frei bewegen kann.
Ansonsten unterscheidet sich der Aufbau eines solchen Kraftschrittmotors nicht von der in 1 und 2 gezeigten Variante.
Die Verwendung einer solchen Kupplung ermöglicht es, die Höchstgeschwindigkeit des Schrittmotors zu verdoppeln und die Stoßbelastung der Federelemente der Kupplung zu verringern.
In Anbetracht des kleinen Weges der Anker 2 der Elektromagneten 1, in allen betrachteten Varianten des Leistungsschrittmotors, kann man sagen, dass hier die Bewegung der Anker 2 der Elektromagneten 1 der Vibration ziemlich ähnlich ist. Daher ist es möglich, solche Motoren zu bauen - nicht nur mit Elektromagneten, sondern auch mit anderen Geräten, die nach anderen Prinzipien arbeiten, aber ähnliche Bewegungen (Vibrationen) erzeugen. Beispiele für solche Vorrichtungen sind z. B. Vorrichtungen, die auf dem Phänomen der Magnetostriktion beruhen [5]. Im Maschinenbau werden solche Geräte eingesetzt, die lineare Bewegungen von 50 mm und mehr gewährleisten und hohe Kräfte entwickeln (zum Beispiel, [6]). Aber wenn man die lineare Bewegung auf 1 mm begrenzt, können sie hier erfolgreich Elektromagnete ersetzen. Und das ist nur eine Möglichkeit, solche Motoren zu konstruieren.
Bezugszeichenliste

1: der Elektromagnet,
2: der Anker des Elektromagnets 1,
3: der Stift des Ankers 2 des Elektromagnets 1,
4: der Winkelhebel,
5: die Drehachse des Winkelhebels 4,
6: die Latte (die Latte „ODER“),
7: der Läng Einschnitt in der Latte 6 „ODER“,
8: die Schraube in dem Läng Einschnitt 7 der Latte 6 „ODER“,
9: der Stift der Latte 6 „ODER“,
10: die Unterlegscheibe auf der Drehachse 5 des Winkelhebels 4,
11: die Auskragung des Rahmens 24 des Kraftschrittmotors,
12: der Neodym-Dauermagnet,
13: die Rückholfeder,
14: Lager der Drehachse 5 des Winkelhebels 4,
15: die Stütze des Elektromagnets 1,
16: die Bohrung für die Schraube zu der Befestigung der Stütze 15 des Elektromagnets 1 an der Platine 23 des Kraftschrittmotors,
17: die Schraube zur Befestigung des Elektromagnets 1 zum Stütze 15,
18: das Sperrrad der Freilaufkupplung,
19: der Einschnitt in der Latte 6 „ODER“ in die Form des Teils des Rings,
20: die Abtriebswelle der Freilaufkupplung, die gleichzeitig die Abtriebswelle des Kraftschrittmotors ist,
21: das Lager der Abtriebswelle 20 des Kraftschrittmotors,
22: die Scheibe auf der Abtriebswelle 20 des Kraftschrittmotors,
23: die Platte des Kraftschrittmotors,
24: der Rahmen des Kraftschrittmotors,
25: Schraubenloch für die gemeinsame Befestigung der Platte 23, den Rahmen 24 und der Deckel des Kraftschrittmotors,
26: die Sperrklinke,
27: die Drehachse der Sperrklinke 26 der Freilaufkupplung,
28: die Feder des Sperrklinke 26,
29: das Loch im Winkelhebel 4 zur Befestigung des Endes der Feder 28 der Sperrklinke 26,
30: der Federstift 28 des Sperrklinkers 26,
31: der Einschnitt in dem Platine 23 des Kraftschrittmotors für die Bewegung den Stift 3 des Ankers 2 des Elektromagnets 1,
32: die Schraube zum Befestigen die Stütze 15, mit dem Elektromagnet 1 an der Platte 23 des Kraftschrittmotors,
33: der Mantel des Kraftschrittmotors,
34: die Schraube für der Befestigung den Mantel 33 des Kraftschrittmotors,
35: das Scharnier zur Befestigung des Ankers 2 des Elektromagnets 1 an die Stütze 15,
36: das Ende der Abtriebswelle 20 des Kraftschrittmotors,
37: das federbelasteter Sicherungsring auf der Abtriebswelle 20 des Kraftschrittmotors,
38: der Platz der starken Befestigung des Stifts 3 an de Anker 2 des Elektromagnets1,
39: die Auskragung mit Löchern des Ankers 2 zur Befestigung des Scharniers 35,
40: das Loch im Anker 2,
41: die Ausgangslatte des Kraftschrittmotors,
42: das Gleitlager der Ausgangslatte 41 des Kraftschrittmotors,
43: der Stift der Ausgangsschiene 41 des Kraftschrittmotors,
44: das Lang Loch am Ende des langen Arms des Winkelhebels 4,
45: die Unterlegscheibe an der Ausgangsschiene 41 des Kraftschrittmotors,
46: der Stopper (Schraubstift) auf der Ausgangsschiene 41 des Kraftschrittmotors,
47: die Bohrung für der Verbindung der Ausgangsschiene 41 des Kraftschrittmotors mit der Freulaufkupplung eines Hinterrads eines Fahrrads,
48: der Begrenzer der Wendung der Sperrklinke 26 auf seine Achse 2,
49: das Loch in der Latte 6 „ODER“, damit sie sich bewegen kann,
50: die Deckel des Mechanismus des Kraftschrittmotors.

Literatur

1. Patent „Kraftschrittmotor“, Nr. DE 10 2014 103 647 ,
2. http:i/www. mannel-magnet.info/elektromagnete/elektromagnete-rund,
3. Patent „Kupplung und Handwerkszeug mit einer Kupplung“, Nr. DE 10 2018 004 614 ,
4. Gebrauchsmusterbescheinigung „Eine Kupplung, welche seine oszillierenden Drehungen in eine einseitige Drehung ohne Freilauf umwandelt, und ein auf diese Kupplung basierendes Handwerkszeug. "Nr. DE 20 2022 001 523.2 .
5. http://www.de.wikipedia.org-wiki-Magnetostriktion 12012021
6. https://messe.tr-electronic.de/de/home/

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014103647 [0023]
DE 102018004614 [0023]
DE 202022001523 [0023]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.de.wikipedia.org-wiki-Magnetostriktion 12012021 [0023]
https://messe.tr-electronic.de/de/home/ [0023]

Claims

Kraftschrittmotor, bei dem die benachbarten Elektromagneten zu einer Gruppe mit einem gemeinsamen Anker zusammengefasst sind, der an einem Scharnier im oberen Teil der Elektromagneten Gruppe aufgehängt ist, und in der Mitte des unteren Teils des Ankers der Elektromagneten Gruppe sich ein Stift befindet, der mit dem kleinen Arm des Doppelarm-Winkelhebels zusammenwirkt, während der große Arm dieses Hebels mit dem Eingangsteil der Freilaufkupplung zusammenwirkt, die starr mit der Ausgangswelle des Leistungsschrittmotors verbunden ist, und das Verhältnis der Schultern des Doppelarm-Winkelhebels bestimmt bei einem bestimmten Anker Hub die Steigung der Freilaufkupplung, und bei Ausbleiben von Impulsen von der Leistungsschrittmotor-Steuereinheit, die die Gruppen-Elektromagneten versorgt, bringt die Rückstellfeder den Doppelarm-Winkelhebel und den Gruppenanker in ihre Ausgangsstellung zurück, In diesem Fall führt der Anker jeder Gruppe von Elektromagneten eine logische Funktion „ODER“ aus, da er bei jeder Kombination der gleichzeitigen Aktivierung von Elektromagneten der Gruppe ausgelöst wird, und diese Kombination zu jedem Zeitpunkt von der Steuerung des Leistungsschrittmotors bestimmt wird, bei der der Sollwertgenerator seine Frequenz stufenlos ändern kann und diese Frequenz auch in Vielfachen der Anzahl der nicht gleichzeitig schaltenden Elektromagneten ändern kann, dadurch gekennzeichnet, dass Gruppen sowie ein gemeinsamer Anker fehlen und jeder Elektromagnet (1) seinen eigenen Anker (2) hat, der an einem Scharnier (35) im oberen Teil des Elektromagneten (1) aufgehängt ist und der Stift (3) im unteren Teil des Ankers (2) in sein Loch in der Latte (6) eintritt, die die logische Funktion „ODER“ ausübt, genannt Latte „ODER", wobei diese Latte (6) „ODER“ ihren Stift (9) hat, der mit dem kleinen Arm des zweiarmigen Hebels (4) zusammenwirkt, wodurch am langen Arm des Winkelarms (4) befindet sich eine ringförmige Öffnung (19), in der sich die Abtriebswelle (20) des Schrittmotors frei bewegen kann und die durch das an der Platine (23) des Schrittmotors befestigte Lager (21) nach außen führt, wobei die Abtriebswelle (20) auch die Abtriebswelle der Freilaufkupplung ist, auf der das Ausgangselement (Sperrrad) (18) fest montiert ist, und das Eingangselement (federbelasteter Sperrklinke) (26) der Freilaufkupplung ist auf einer Achse (27) montiert, die am langen Arm des doppeltwirkenden Arms (4) befestigt ist, wobei das Verhältnis des Abstandes zwischen der Schwenkachse (5) des Winkel-Doppelhebels (4) und dem Berührungspunkt des Klinkenrades (18) zum Abstand zwischen der Schwenkachse (5) des Winkel-Doppelhebels (4) und dem Berührungspunkt des Stiftes (9) der Latte (6) „ODER“ mit dem kleinen Arm des Winkel-Doppelhebels (4), des Stiftes (9) bei einer bestimmten Verschiebung des Stiftes (9) eine Verschiebungsstufe für das Sperrrad (18) der Freilaufkupplung liefert und außerdem zwei Permanentmagnete (Neodym) (12) in der Nähe der Drehachse (5) des Winkel-Doppelhebels (4) und auch auf dem Vorsprung (11) des Rahmens (23) angeordnet sind, die mit gleichen Polen zueinander gerichtet und so angeordnet sind, dass sie sich bei der Betätigung der Elektromagneten (1) gegenüberstehen mit einem kleinen Spalt und der Doppelarm-Winkelarm (4) müssen aus einem nichtmagnetischen Material bestehen oder einen nichtmagnetischen Pol haben, durch den der Dauermagnet (12) am großen Arm des Doppelarm-Winkelarms (4) befestigt ist, und zusätzlich zu diesen Dauermagneten kann eine Rückstellfeder (13) am großen Arm des Doppelarm-Winkelarms (4) befestigt sein, deren anderes Ende fest mit der Platte (23) des Kraftschrittmotors verbunden ist.
Der Kraftschrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es fehlt die Abtriebswelle (20) und die Freilaufkupplung mit all ihren Elementen, aber am Ende des großen Arms des doppelarmigen Winkelhebels (4) befindet sich ein Lang Loch (44), in dem ein Stift (43) starr in der Abtriebs Schiene (41) befestigt ist, der sich in den linearen Lagern (42) des Rahmens (24) des Leistungsschrittmotors frei, linear und hin und her bewegen kann, Die Rückstellfeder (13) ist mit der Abtriebs Schiene (41) verbunden und stützt sich einerseits im Linearlager (42) und andererseits in einer ebenfalls mit der Abtriebs Schiene (41) verbundenen Unterlegscheibe (45) ab, wobei die Bewegung der Unterlegscheibe (45) durch einen an der Abtriebs Schiene (41) befestigten Stift (46) begrenzt ist In diesem Fall muss die Schiene lang genug sein oder sie kann an der Außenseite des Motors verlängert werden, so dass sie an der Öffnung (47) am Ende mit dem Eingang der externen Freilaufkupplung verbunden werden kann.
Der Kraftschrittmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle einer Freilaufkupplung eine auf Freilaufkupplungselementen basierende Kupplung vorhanden ist, die die oszillierende-rotierende Bewegung des doppelarmigen Winkelhebels (4) in eine kontinuierliche Drehung der Abtriebswelle (20) umwandelt, wobei die Platte (23) des Kraftschrittmotors die Hauptplatte des neues Kupplung ist, und die bewegliche Platte einer solchen Kupplung ist der doppelarmige Winkelhebel (4), auf dem sich die federbelasteten Sperrklinken (26) befinden, die in zwei Gruppen aufgeteilt sind, die sich auf Bahnen in Form von Teilen zweier konzentrischer Kreise bewegen, wobei der Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt der Drehachse (5) des doppelarmigen Winkelhebels (4) zusammenfällt, und die Elektromagnete (1) sind formal in zwei Gruppen aufgeteilt mit der gleichen Anzahl von Elektromagneten (1), wobei die Finger (3) der Anker (2) in die Löcher der Latte (6) „ODER“ eindringen, wobei ein einzelner Finger (9) durch das Lang Loch (8) der Platte (23) hindurchgeht und in das Loch des kleinen Hebels des doppelarmiges Winkelhebels (4) eindringt, und dabei, jede Gruppe von Elektromagneten (1) die Latte (6) „ODER“ zur gegenüberliegenden Seite der anderen Gruppe bewegt und die Häufigkeit des Einschaltens der Elektromagneten (1) und die Reihenfolge jeder Gruppe von der Schrittmotorsteuerung bestimmt wird, und, hinzu, hier der Auskragung 11 des Rahmens (24), die Neodym-Permanentmagneten (12) und der Rückholfeder (13) - abwesend sind.
Kraftschrittmotoren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass sie anstelle von Elektromagneten (1) Vorrichtungen verwenden, die nach anderen Prinzipien arbeiten (z.B. Magnetostriktion), aber ähnliche Kraftbewegungen der Latte (6) „ODER“ bewirken, wobei die Steueraktionen auf diese Vorrichtungen von der Kraftschrittmotor-Steuerung ausführt.