DE1108796B - Elektromagnetischer Schwingantrieb - Google Patents

Elektromagnetischer Schwingantrieb

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DE1108796B
DE1108796B DEL25376A DEL0025376A DE1108796B DE 1108796 B DE1108796 B DE 1108796B DE L25376 A DEL25376 A DE L25376A DE L0025376 A DEL0025376 A DE L0025376A DE 1108796 B DE1108796 B DE 1108796B
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DE
Germany
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armature
magnets
pole faces
excitation
poles
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Pending
Application number
DEL25376A
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English (en)
Inventor
Guenter Dunkel
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

  • Elektromagnetischer Schwingantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schwingantrieb, wie er beispielsweise für den Betrieb von Werkzeugen, Pumpen und Kompressoren, insbesondere für Kältemaschinen, verwendet werden kann. Bei wechselstromgespeisten Schwingantrieben ist es bekannt, zur Vermeidung von Federn für die Rückführung des Ankers in die Ruhelage die Halbwellen auf zwei in der Schwingrichtung hintereinanderliegende Erregerspulen zu verteilen und den Anker sich zwischen diesen beiden Spulen bewegen zu lassen. Der Anker oder das Erregersystern erhält dabei in der Regel eine Gleichstromvormagnetisierung, oder man verwendet von vornherein permanentmagnetische Werkstoffe hierfür. Die mit einer solchen Anordnung erzielte Schwingfrequenz ist dann gleich der Frequenz des erregenden Wechselstromes. Die Spulen sind dabei in der Regel konzentrisch zu dem in einer Hülse axial verschiebbaren Anker angeordnet. Bei Verwendung einer Gleichstrommagnetisierung bedarf es eines beträchtlichen Aufwandes an Erregerwicklungen, und es werden zwei Stromquellen benötigt. Bei Anwendung eines polarisierten, permanentmagnetischen Ankers erhält man einen wesentlich einfacheren Aufbau. Die permanentmagnetischen Anker weisen jedoch den Nachteil auf, daß der auf sie einwirkende Wechselstromfluß einen den Dauerkraftfluß schwächenden Einfluß besitzt.
  • Die Erfindung hat einen elektroniagnetischen Schwingantrieb mit Wechselstromspeisung und mit einem zwischen den Polen eines Erregersystems und senkrecht zu ihnen frei schwingenden permanentmagnetischen Anker zum Gegenstand, der so aufgebaut ist, daß dieser Nachteil weitgehend vermieden wird.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Erregersystern aus insbesondere vier jeweils um 9011 gegeneinander versetzt um den Anker angeordneten Erregerinagneten besteht, von denen die diametral angeordneten Erregermagnete paarweise zusammengefaßt und paarweise entgegengesetzt erregt sowie in axialer Richtung um einen dem Ankerhub entsprechenden Betrag gegeneinander versetzt sind, und daß zwischen idiesen Magnetsystemen ein an seinen beiden Enden mit ausgeprägten zylindrischen Polen versehener, axial polarisierter permanentmagnetischer Anker schwingfähig gelagert ist.
  • Der permanentmagnetische Anker kann rechteckigen Querschnitt besitzen, vorteilhaft ist er jedoch in seiner ganzen Länge zylindrisch ausgebildet und sein Durchmesser zwischen den Endpolen vermindert, so daß, wenn die zylindrischen Polflächen gegenüber den Polen eines Magnetsystempaares stehen, nur ein schmaler zylinderförmiger Luftspalt vorhanden ist, während gleichzeitig zwischen dem anderen Magnetsystem und dem Dauermagnetanker ein verhältnismäßig großer Luftspalt besteht. Dadurch wird erreicht, daß in bezug auf das Magnelsystempaar, dem der Anker gerade gegenübersteht, ein starker magnetischer Fluß in gleicher Richtung wie der permanente Fluß im Anker besteht, während der zur selben Zeit vom anderen Magnetsystempaar ausgeübte, dem permanenten, Fluß entgegengesetzte Magnetfluß infolge der großen Luftspalte und starker Streuung im Anker nur sehr schwach ist und außerdem nur einen Teil der Ankerlänge durchsetzt. Die gleichen Verhältnisse ergeben sich für die andere Endstellung des Ankers. Die erfindungsgemäße Anordnung hat darüber hinaus den Vorteil eines gedrungenen Aufbaues und vor allem im Vergleich zu den bekannten Anordnungen mit in Achsrichtung hintereinander angeordneten Erregerspulen eine geringere Baulänge.
  • Im folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den Schwingankerantrieb, und zwar längs der in Fig. 2 angegebenen Schnittlinie ABC; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Antriebssystem, während Fig. 1 a eine perspektivische Ansicht des Antriebs wiedergibt; die Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch einen Erreger-und einen Ankerpol und Fig. 3 ein Antriebssystern mit Hubbegrenzung nach oben und unten.
  • In den Abbildungen ist mit 1 die Achse des Antriebssystems bezeichnet, an die irgendein Arbeitsgerät, z. B. ein Schlagwerkzeug oder der Kolben eines Kompressors u. dgl., angeschlossen sein kann. Diese Achse besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff. Fest auf dieser Achse sitzt der zylindrische, perinanentmagnetischeAnker 2, der eine solche Länge besitzt, daß er in der jeweiligen Endstellung gerade die oberen und unteren Pole des ihm gegenüberliegenden Magnetsystempaares überbrückt. Die Polflächen an den Enden des Ankers sind als achsparallele zylindrische Flächen ausgebildet und stellen dadurch ausgeprägte Pole dar, daß der Schaft des Ankers zwischen den Polflächen auf einen kleine- i ren Durchmesser abgedreht ist. Der Anker wird von vier um 90' versetzt angeordneten C-förmigen Erregennagneten 3 bis 6 umgeben, - deren Kernbleche C-förmig ausgebildet sind und deren Polflächen konzentrisch zum Anker liegen. Dies kann durch Ausdrehen der Polflächen nach dem Zusammensetzen des Kernes geschehen, man kann aber auch die Kernbleche nach einem entsprechenden Kreisbogen staffeln, so daß sich ein Kernquerschnitt ergibt, wie er in Fig. 2a dargestellt ist. Zwischen den Anker- und den Magnetpolen ist ein enger zylinderförmiger Luftspalt vorhanden. Die einander gegenüberliegenden Paare von Erregermagneten (Fig. 1 a) sind elektrisch zusammengefaßt, derart, daß jeweils das eine Paar 3, 5 in dem einen Sinne, das zweite Paar 4, 6 in dem entgegengesetzten Sinne erregt werden. Außerdem sind die beiden Paare gegeneinander in axialer Richtung um einen Betrag versetzt, der dem gewünschten Schwingungshub des Ankers entspricht.
  • Unter der Voraussetzung, daß der Anker oben seinen Nordpol und unten seinen Südpol hat und die Spulenpaare, von denen in Fig. 1 jeweils nur eine Spule entsprechend dem vorgesehenen Schnitt ABC sichtbar ist, in dem. in der Wicklung oben angedeuteten Sinne durch die eine Halbwelle des Erregerwechselstromes durchflossen werden, wird der Anker nach oben gezogen und erreicht die in Fig. 1 und in Fig. la dargestellte obere Endlage. Die Ankerbewegung nach oben durch die Anzugskräfte der Magnete 3, 5 wird unterstützt durch die gleichzeitig wirksamen Abstoßkräfte seitens der Magnete 4, 6. Die Polarisation der Erregerinagnete und der Verlauf der Kraftlinien ist mit ausgezogenen Buchstaben und Linien in Fig. 1 eingetragen. Wie ersichtlich, ist zwischen dem Anker und dem Magneten 3 und 5 sowohl oben als auch unten ein enger Luftspalt vorhanden, in dem eine große Kraftliniendichte herrscht. Der elektromagnetische Fluß dieser Magnete addiert sich dabei zu dem permanentmagnetischen Fluß und verläuft in einem nahezu geschlossenen magnetischen Kreis. Während der gleichen Halbwelle des Wechselstromes ist die Polarität der vorn und hinten (in bezug auf die Bildebene) liegenden und um den Hubweg tiefer liegenden Elektromagnete 4, 6 von denen einer in Fig. 1 rechts dargestellt ist so, daß der Anker von den Polen der Magnete abgestoßen wird. Die oberen Polflächen dieser Magnete stehen dabei dem verjüngten Schaft des Magnetankers gegenüber und sind daher von diesem durch einen verhältnismäßig großen Luftspalt getrennt. Die unteren Polflächen derselben Magnete befinden sich zur gleichen Zeit ebenfalls außerhalb des Bereiches des unteren Ankerpoles, so daß der erzeugte elektromagnetische Fluß in diesem Kreis ganz erheblich schwächer ist als in dem anderen Magnetkreis. Infolgedessen ist auch der über den Anker, entgegen dem permanenten Fluß verlaufende Kraftfluß sehr niedrig, so daß praktisch keine wirksame Schwächung des Permanentmagneten eintritt. Außerdem verläuft dieser stark verringerte Gegenfluß nur über einen Teil der Ankerlänge.
  • In Fig. 1 ist noch die andere Endlage des Ankers bei der folgenden Erregerhalbwelle, der dazugehörige Krafthnienverlauf und die Polarisation der Magnete gestrichelt eingezeichnet. Die Verhältnisse sind genau die gleichen wie vorher beschrieben, nur ist jetzt ein schwacher Gegenfluß im oberen Teil des Ankers vorhanden.
  • Durch entsprechende Ausbildung des Ankers kann man Hubbegrenzungen in beiden Richtungen erreichen, indem man den Anker und die Ständerpole an den einander gegenüberliegenden Polflächen in der in Fig. 3 dargestellten Weise abschrägt. Die Fig. i zeigt dabei wieder einen Schnitt entsprechend der Linie ABC in Fig. 2, wobei der Anker in der oberen Endlage dargestellt ist. Bei dieser Ausbildungsform müssen allerdings die kegelmantelfönnigen Polflächen der periodisch einander gegenüberstehenden Anker-und Erregermagnetpole bei den in der Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Polen einmal in der einen und einmal in der anderen Richtung gegen die Ankerachse geneigt sein.
  • Die Anordnung von sich paarweise gegenüberliegenden Elektromagneten hat den weiteren Vorteil, daß auf den Permanentmagneten nahezu keine Querkräfte einwirken. Die Schwingungen des Ankers verlaufen daher praktisch reibungslos. Während bei Magnetsystemen mit einem nichtpolarisierten Tauchanker das Magnetgestell um den Anker herum auf irgendeine Weise geschlossen werden muß und damit große Magnetjoche erfordert, kann man bei der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der der Anker zwei in axialer Richtung hintereinanderliegende Luftspalte überbrückt, den Magnetkernschnitt wesentlich kleiner machen. Diese kleineren Blechpakete ergeben einen geringen Verschnitt und bieten den Vorteil, daß die Spulen unter Beilage einer Isolierung direkt auf die Pakete gewickelt werden können und gegebenenfalls mit diesen durch Kunstharz (Gießharz) umpreßt bzw. umgossen werden können. Dadurch können Magnetgeräuschegedämpft werden.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektromagnetischer Schwingankerantrieb, insbesondere für Kältekompressoren, mit Wechselstromspeisung und mit einem zwischen den Polen eines Erregersystems und senkrecht zu ihnen frei schwingenden permanentmagnetischen Anker, dadurch gekennzeichnet, daß das Erregersystem aus insbesondere vier jeweils um 901 gegeneinander versetzt um den Anker angeordneten Erregermagneten besteht, von denen die diametral angeordneten Erregermagnete (3, 5 bzw. 4, 6) paarweise zusammengefaßt und paarweise entgegengesetzt erregt sowie in axialer Richtung um einen dem Ankerhub entsprechenden Betrag gegeneinander versetzt sind, und daß zwischen diesen Magnetsystemen ein an seinen beiden Enden mit ausgeprägten zylindrischen Polen versehener axial polarisierter permanentmagnetischer Anker (2) schwingfähig gelagert ist.
  2. 2. Elektromagnetischer Schwingankerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eine solche Länge besitzt, daß er in einer Endlage gerade die oberen und unteren Polflächen der gegenüberliegenden Erregermagnete überdeckt, und daß zwischen den Polflächen ein enger, zylinderförnüger Luftspalt besteht. 3. Elektromagnetischer Schwingankerantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des Ankers zwischen den beiden Ankerendpolflächen auf einen geringeren Durchmesser verjüngt ist. 4. Elektromagnetischer Schwingankerantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Polflächen von Anker und Erregermagneten zur Ankerachse derart geneigt sind, daß der Anker in seinem Hub nach beiden Seiten hin durch diese Flächen begrenzt ist (Fig. 3). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 833 327, 835 413.
DEL25376A 1956-07-20 1956-07-20 Elektromagnetischer Schwingantrieb Pending DE1108796B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE833327C (de) * 1950-04-27 1952-03-06 Ernst Ueck Elektrouhr
DE835413C (de) * 1950-04-25 1952-03-31 Karl Hegebeuker Elektrische Haarschneidemaschine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE835413C (de) * 1950-04-25 1952-03-31 Karl Hegebeuker Elektrische Haarschneidemaschine
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