DE1024156B - Elektromagnetischer Schwingankermotor - Google Patents
Elektromagnetischer SchwingankermotorInfo
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Classifications
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
- H02K33/04—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation
- H02K33/06—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation with polarised armatures
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Description
- Elektromagnetischer Schwingankermotor Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schwingankermotor mit einem aus lamelliertem Eisen gebildeten rahmenförmigen Joch, das aus je zwei sich gegenüberstehenden Jochlängs- und Jochquerseiten besteht, und einem zwischen den Jochquerseiten längs beweglich angeordneten Anker, der durch zwei konzentrisch zu ihm axial übereinanderliegende, wechselstromdurchflossene Spulen magnetisiert wird, zwischen denen ein oder mehrere Polschenkel den magnetischen Fluß über einen Luftspalt dem Anker zuführen, über dessen Stirnflächen der magnetische Fluß zu den Jochquerseiten übertritt.
- Gegenüber den bekannten Schwingankermotoren dieser Gattung kennzeichnet sich der Erfindungsgegenstand dadurch, daß die beiden wechselstromdurchflossenen Spulen jeweils ein magnetisches Feld in gleicher Richtung hervorrufen und daß zwischen jeder Jochquerseite und dem Polschenkel Dauermagnete so angeordnet sind, daß gleichnamige Pole am Polschenkel anliegen und daß zwischen dem Polschenkel und den Dauermagneten einerseits und den Jochlängsseiten andererseits ein wesentlicher Luftspalt bleibt.
- Es sind zwar schon Schwingankermotoren bekannt, bei denen zur Erzeugung des magnetischen Feldes innerhalb eines rahmenförmigen Magnetjochs neben zwei wechselstromdurchflossenen Spulen noch zwei gleichstromgespeiste Erregerspulen vorgesehen sind.
- Diese bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, daß sie für den normalen Betrieb auf eine Gleichstromquelle oder aber zumindest auf das Vorhandensein eines Gleichrichters angewiesen ist, also auf Betriebsmittel, die den Betrieb und den Aufbau verteuern und komplizieren.
- Durch die der Erfindung zugrunde liegenden Maßnahmen werden diese Nachteile in ihrer Gesamtheit behoben, wobei außerdem noch erreicht wird, daß das Wechselfeld das Feld der Dauermagnete nicht abschwächt, sondern dies im Gegenteil verstärkt, was sich günstig auf die Lebens- und Gebrauchsdauer der Dauermagnete auswirkt.
- Vorteilhaft wird der Anker an Federn schwingbar aufgehängt, die so bemessen sind, daß ihre Zugkraft die von den Dauermagneten auf den Anker ausgeübte Kraft in seinen Endlagen kompensiert. Dadurch erreicht man, daß die vom Wechselfeld herrührende Kraftkomponente in den Endstellungen des Ankers ihren Höchstwert erreicht.
- Zwecks Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades wird im Rahmen der Erfindung schließlich noch vorgeschlagen, die vorerwähnten Federn, die Masse des schwingenden Systems und seine eventuelle Belastung derart abzustimmen, daß die Eigenschwingungszahl des Gesamtsystems gleich der Frequenz oder gleich dein Vielfachen der Frequenz des an die Spulen gelagerten Wechselstromes ist.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der Zeichnung erläutert, in der Ausführungsbeispiele des neuen Schwingankermotors wie folgt veranschaulicht sind: Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt des Motors, schematisch, Fig. 2 ein praktisches Ausführungsbeispiel in der Draufsicht, Fig. 3 einen Längsschnitt parallel zur Ebene des Jochs und Fig. 4 einen gegenüber Fig. 3 um 90° versetzten Längsschnitt.
- In Fig. 1 isst schematisch ein Schwingankermotor gezeigt, bestehend aus einem rahmenförmigen Joch 1 aus lamelliertem, weichem Eisen mit je zwei sich gegenüberstehenden Tochlängs- und Jochquerseiten 1c, 1 d und 1 a, 1 b und einem Anker 2 aus demselben Werkstoff. Der Anker 2 ist von zwei Spulen 3 umgeben, welche mit Wechselstrom gespeist werden. Die Spulen sind durch hervorstehende Polschenkel 4 mit Polschuhen 5 voneinander getrennt.
- Zwischen den hervorstehenden Polschenkeln 4 und den oberen und unteren Querseiten 1 a, 1 b des Joches 1 sind Dauermagnete 7 derart angebracht, daß die Polschuhe 5 eine bestimmte Polarität erhalten, während die Querseiten 1 a, 1 b des Joches 1 eine andere Polarität erhalten. Zwischen Polschenkel 4 und Dauermagneten 7 einerseits und den Jochlängsseiten 1 c, 1 d andererseits ist ein erheblicher Luftspalt S gelassen.
- Wenn der Polschuh 5 ein Nordpol ist, bilden sich im Schwingankermotor mindestens zwei magnetische Kreise aus, wobei die Kraftlinien von dem Polschuh in die zylindrische Fläche des Ankers und durch die Stirnflächen des Ankers zu den oberen und unteren Querseiten des Joches übergehen und sich über die Dauermagnete 7 und die Polschenkel 4 schließen.
- Der Anker 2 sitzt auf einer Welle 8, die in den Jochquerseiten l a, 1 b so gelagert ist, daß der Anker in axialer Richtung der Welle frei schwingen kann. Wenn die Spulen 3 mit Wechselstrom gespeist werden, wird der Anker in gleichem Takt mit dem Wechselstrom hin und her schwingen. Jedoch werden die Dauermagnete 7 nicht so großen entmagnetisierenden Kräften ausgesetzt, wie es bei den bekannten Konstruktionen der Fall ist, was jetzt näher erläutert werden soll. Geht man davon aus, daß das Feld der Spulen 3 während einer Periodenhälfte des Wechselstromes so gerichtet ist, daß es die Magnetisierung der oberen Magnete verstärkt, so wird der Anker 2 gleichzeitig in seine obere Lage gezogen, woraufhin das von der oberen Spule erzeugte Feld einen Kraftlinienweg mit relativ kleinem Luftspalt passiert und daher verhältnismäßig stark sein wird. Die Kraftlinien verlaufen durch die obere Querseite 1 a des Joches und teilen sich auf in einen Teil, der durch die oberen Dauermagnete abwärts geht, und einen anderen Teil, der durch die Längsseiten 1 c, 1 d des Joches geht. Von den Längsseiten des Joches gehen die Kraftlinien zu den unteren Enden der unteren Dauermagnete. Ein Teil der Kraftlinien geht von hier aus durch die unteren Dauermagnete nach oben und trifft bei den Polschenkeln 4 mit den Kraftlinien zusammen, welche die oberen Dauermagnete passiert haben, wonach sie sich durch die Polschenkel 4, die Polschuhe 5 und den Anker 2 schließen. Derjenige Teil der Kraftlinien, welcher nicht die Dauermagnete 7 passiert, wird durch die untere Querseite 1 b des Joches und über einen verhältnismäßig großen Luftspalt zwischen der unteren Querseite des Joches zum Anker weitergeführt. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Kraftlinien um die obere Spule 3, wenn das obere Ende des Ankers z. B. ein Nordpol ist, die Dauermagnete von den oberen und unteren Querseiten des Joches her in Richtung auf den Polschenkel derart durchfließen werden, daß die Magnetisierung der Dauermagnete, die in diesem Fall mit ihrem Südpol an den oberen und unteren Querseiten des Joches und mit ihrem Nordpol am Polschenkel anliegen, verstärkt werden wird. In dem von der unteren Spule geschaffenen Kreislauf sind die Verhältnisse ähnlich mit der Ausnahme, daß die erzeugten Felder hier die Dauermagnete zu schwächen suchen; diese Felder sind aber von geringer Stärke, weil der magnetische Kreis hier für alle Kraftlinien die große Luftstrecke zwischen der unteren Stirnseite des Ankers und der unteren Querseite des Joches enthält, weshalb die Felder, welche die Dauermagnete zu verstärken suchen, größer sein werden als die Felder, welche die Dauermagnete zu schwächen suchen. Wenn der Wechselstrom seine Richtung wechselt. wird der Anker in seiner Mittellage sein, auf dem Wege in seine untere Grenzlage, so daß die Verhältnisse für die oberen Dauermagnete ähnlich sein werden, wie zuvor für die unteren Dauermagnete beschrieben.
- In Fig. 2, 3 und 4 ist gezeigt, wie der Schwingankermotor praktisch aufgebaut wird. Das Joch 1 und die Dauermagnete 7 sind hier, wie in Fig. 2 gezeigt, in winkelrechten Ebenen angeordnet, damit der Schwingankermotor einen gedrängten Aufbau erhält. An den oberen und unteren Querseiten des Joches 1 sind Endplatten 6 so angebracht, daß die Dauermagnete 7 zwischen den Endplatten 6 und den Polschenkeln 4 eingespannt sind. Die Welle 8 ist an Federn 9 aufgehängt, welche zwischen den Jochquerseiten 1 a, 1 b und Muttern 10, die auf die Enden der Welle 8 aufgeschraubt sind, eingespannt sind. Hierdurch wird erzielt, daß die Spannkraft, die recht groß ist, auf zwei Federn verteilt wird, was ein Vorteil ist, da eine einzige Feder für eine solche Kraft zu umfangreich werden würde. Diese Federn 9 sind so abgestimmt, daß sie zusammen mit der Masse des schwingenden Systems und einer eventuellen äußeren Beeinflussung, herrührend von der Belastung des Schwingankermotors, dem schwingenden System eine eigene Schwingungszahl geben werden, die entweder gleich der Frequenz des Wechselstromes oder ein Vielfaches derselben ist.
- Ebenso können die Federn 9 eine solche Spannung haben, daß sie, wenn der Anker sich in einer der Grenzlagen befindet, die Zugkraft aufheben, die von dem Feld der Dauermagnete herrührt. Der Wechselstrom erhält hierdurch eine günstigere Kurvenform, da der Strom keine Energie liefert, um den Anker aus der Grenzlage in die Mittellage zurück und wegen des Trägheitsmomentes weiterzubefördern. Auch wird hierdurch der Einfluß des Luftspalts auf die Zugkraft vermindert, weil der Anker praktisch dem Wechselstrom »voraus«-schwingen kann.
Claims (3)
- PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektromagnetischer Schwingankermotor mit einem aus lamelliertem Eisen gebildeten rahmenförmigen Joch, das aus je zwei sich gegenüberstehenden Jochlängs- und Jochquerseiten besteht; und einem zwischen den Jochquerseiten längs beweglich angeordneten Anker, der durch zwei konzentrisch zu ihm axial übereinanderliegende, wechselstromdurchflossene Spulen magnetisiert wird, zwischen denen ein oder mehrere Polschenkel den magnetischen Fluß über einen Luftspalt dem Anker zuführen, über dessen Stirnflächen der magnetische Fluß zu den Jochquerseiten übertritt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden wechselstromdurchflossenen Spulen (3) jeweils ein magnetisches Feld in gleicher Richtung hervorrufen und daß zwischen jeder Jochquerseite (1a, 1b) und dem Polschenkel (4) Dauermagnete (7) so angeordnet sind, daß gleichnamige Pole am Polschenkel anliegen und daß zwischen dein Polschenkel und den Dauermagneten einerseits und den Jochlängsseiten (1 c, I d) andererseits ein wesentlicher Luftspalt (S) bleibt.
- 2. Schwingankermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (2) an Federn (9) schwingbar aufgehängt ist, die so bemessen sind, daß ihre Zugkraft die von den Dauermagneten auf den Anker ausgeübte Kraft in seinen Endlagen kompensiert.
- 3. Schwingankermotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn, die Masse des schwingenden Systems und seine eventuelle Belastung derart abgestimmt sind, daß die Eigenschwingungszahl dieses Gesamtsystems gleich der Frequenz oder gleich dem Vielfachen der Frequenz des an die Spulen gelegten Wechselstromes ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 726 920; französische Patentschrift Nr. 1 008 651; USA.-Patentschrift Nr. 1991952.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DK1024156X | 1952-03-15 |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1024156B (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1103465B (de) * | 1959-04-30 | 1961-03-30 | Siemens Ag | Polarisiertes Relais mit bilateral beweglichem Anker |
DE1253821B (de) * | 1962-02-24 | 1967-11-09 | Harting Elektro W | Kolbenhubmagnet mit drei oder mehreren stabilen, permanentmagnetischen Raststellungen |
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DE1614709B1 (de) * | 1967-05-23 | 1970-10-29 | Schaltbau Gmbh | Haftrelais |
DE19807181A1 (de) * | 1998-02-20 | 1999-08-26 | Bayerische Motoren Werke Ag | Elektromagnetische Schwinganker-Vorrichtung, insbesondere als Aktuator für ein Gaswechselventil einer Kraft- oder Arbeitsmaschine |
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- 1953-03-16 DE DEK17425A patent/DE1024156B/de active Pending
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