DE1119991B - Elektrischer Schwingankermotor fuer elektrische Rasierapparate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwingankermotor für elektrische Rasierapparate mit einem im wesentlichen flachen Gehäuse, welcher einen U-förmig gebogenen, lamellenartigen Statormagneten mit einem Luftspalt zwischen den Schenkeln zur Aufnahme des durch Federdruck nachgiebig in eine bestimmte Stellung relativ zum Luftspalt gedrückten Ankers dieses Motors aufweist.

Es ist bereits eine Reihe von Schwingankersystemen bekannt, bei denen sich der schwingend gelagerte Anker in Richtung auf die Enden oder gegen die Enden der Schenkel von U-förmigen Statormagneten bewegt. Derartige Anordnungen sind jedoch für extrem kleine Schwingankermotoren für Kleinst-Rasierapparate nicht brauchbar.

Weiterhin ist ein elektrischer Schwingankerantrieb für ein Rasiergerät bekannt, bei welchem die Ankerpole sich an den Polen des Statormagneten frei vorbeibewegen können und das Anschlagen des Ankers an Teile des Gehäuses durch Schraubenfedern verhindert wird. Bei dieser Anordnung kann sich der Anker jedoch nicht in eine Stellung außerhalb des Luftspaltes zwischen den Polflächen bewegen. Die bekannte Vorrichtung weist eine Anzahl kleiner Polflächen auf, und der Anker bewegt sich nur so weit, daß die kleinen Polflächen nicht mehr miteinander ausgerichtet sind, wenn der Stator erregt ist. Eine solche Anordnung hat zwar bestimmte Vorteile, ist jedoch auf Vorrichtungen beschränkt, bei denen der Anker ziemlich groß ist.

Aufgabe der Erfindung ist es aber, eine möglichst eng zusammengedrängte Bauform eines Schwingankermotors zu schaffen, bei dem mit einem relativ kleinen Anker ausreichend große Kräfte zum Antrieb eines Scherkopfes erzeugt werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß den Luftspalt bildende, an den Schenkeln sich gegenüberliegend angeordnete Polflächen vorgesehen sind und der elektrische Schwingankermotor mit einem um eine Achse schwenkbaren, den Anker tragenden Stützarm ausgerüstet ist, der sich vollkommen außerhalb des Magneten und in der Nachbarschaft des Endes eines der Schenkel des Statormagneten befindet, wobei der Anker an einem Teil des Stützarmes derart befestigt ist, daß er sich in den Luftspalt hinein- und aus ihm herausbewegen kann, während der andere Teil des Armes mit der Schneidvorrichtung des Rasiergerätes in Verbindung steht.

Vorteilhafterweise wird als Stützarm ein Winkelhebel verwendet, dessen einer Arm den Anker trägt, während der andere Arm mit der Schneidvorrichtung des Rasiergerätes verbunden ist. Die Drehachse des

Elektrischer Schwingankermotor
für elektrische Rasierapparate

Anmelder:

Sunbeam Corporation,
Chicago, IU. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. November 1955 (Nr. 544 212)

Ivar Jepson, Oak Park, 111.,
und Sigmund Rudolph Kukulski, Chicago, 111.

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

Stützarmes ist dabei von dem einen Ende des Ankers weiter entfernt als von dem anderen Ende. Der Anker selbst besteht aus L-förmigen Lamellen.

Außerdem zeichnet sich der Motor dadurch vorteilhaft aus, daß die den Anker in einer bestimmten Stellung in bezug auf den Luftspalt federnd abstützenden Federn an dem Anker an Punkten angreifen, die im wesentlichen mit gleichen Abständen zwischen den Enden des Ankers liegen. Es empfiehlt sich dabei, die Eigenschwingungsfrequenz der Federn so zu wählen, daß diese Frequenz im wesentlichen ein Vielfaches der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes beträgt.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 den Apparat im Grundriß,
Fig. 2 den Apparat in Seitenansicht mit der Schutzhaube,

Fig. 3 den Apparat im Grundriß von der anderen Seite,

Fig. 4 in größerem Maßstab eine Schnittansicht des in dem Rasiergerät eingebauten Schwingankermotors, Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 in Hg. 4,

109 750/241

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 in Fig. 4,

Fig. 7 die einzelnen Teile des Motors,

Fig. 8 eine Einrichtung zur Schwingungsdämpfung des Motors.

Der in der Zeichnung dargestellte Schwingankerantrieb für ein Rasiergerät weist ein mit einem Kamm in Wirkverbindung stehendes Schneidelement 21 auf. Der Kamm und das Schneidelement 21 (Fig. 5) sind in einem Gehäuse 23 ausbaubar angeordnet, in welchem ein starker, das Schneidelement 21 mittels eines Antriebshebels 55 antreibender Elektromotor 24 angeordnet ist.

Das neue Rasiergerät hat eine flache, vorzugsweise etwa kreisrunde Form. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, bilden zwei vorzugsweise spiegelsymmetrische Hälften 26, 27 das Gehäuse 23, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht und eine glatte, beliebig gefärbte Oberfläche aufweist.

Um den beiden Hälften die nötige Starrheit zu zo geben, sind im unteren Teil des Gehäuses Vorsprünge vorgesehen, die koaxiale Öffnungen zur Aufnahme von Schrauben 30 aufweisen. Wenn diese angezogen werden, stützen sich die Vorsprünge aneinander ab und vermindern somit die Belastung der gekrümmten Gehäuseteile. Weitere Vorsprünge und Führungszapfen sind im oberen Teil des Gehäuses zum gegenseitigen Abstützen und Führen der Gehäusehälften vorgesehen.

Es ist bekannt, daß, um ein gutes Funktionieren des Apparates zu erhalten, ein starker Motor notwendig ist. Unter Berücksichtigung des geringen zur Verfügung stehenden Raums muß also ein Motor von sehr gedrungener Bauart verwendet werden.

Das Statoreisen des Motors 24 besteht aus einem zweiteiligen Kern, der sich aus mittels Niete 41 (Fig. 7) zusammengehaltenen, U-förmigen Lamellen 40 zusammensetzt und aus mittels Niete 43 zusammengehaltenen L-förmigen Lamellen 42. Das Ende der Lamellen 42 weist eine Nut 44 auf, in welche eine aus Zungen 40 α gebildete Rippe eingreift. Die Zungen 40 a bestehen aus einem Stück mit den Lamellen 40. Dieser Kern ist aus montagetechnischen Gründen zweiteilig ausgeführt. Er ist von einer Feldspule 45 umschlossen. Ihre Lage im Gehäuse 23 ist in Fig. 4 ersichtlich. Die Feldspule 45 hat einen an sich bekannten Spulenkörper 46 mit Flanschen, zwischen welchen die Wicklung 39 liegt, deren Enden als Leitungen 39 a, 39 b herausgeführt sind.

Um das Ganze zusammenzuhalten, ist eine Statorfeldplatte 47 und eine Rahmenplatte 48 vorgesehen. Die Platte 47 besteht aus einem mittleren Teil 47 a und, aus einem Stück mit diesem, aus Querteilen 47 b, 47 c, wobei der Teil 47 c sich bis zum Teil 47 d erstreckt. Die später noch zu beschreibende Rahmenplatte weist eine der Form der Platte 47 entsprechende Fläche auf. Der Kern 40,42 ist zwischen diese Platten 47 und 48 geklemmt, die koaxiale Öffnungen für die Niete 41, 43 aufweisen. Diese Niete haben zu beiden Seiten des Kernes Vorsprünge 41a bzw. 43 a. Die Niete dienen also dem Zusammenhalten des ganzen Stators, inklusiv der Platten 47 und 48. Letztere sind vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Material, z. B. aus Messing, um den magnetischen Fluß durch die natürlich aus magnetisierbarem Material bestehenden Lamellen 40, 43 nicht abzuleiten. Der Kern und die Spule 45 weisen zwischen den am Ende der Lamellen 40, 42 vorgesehenen Polflächen 49, 50 einen Luftspalt auf, der durch die Platten 47, 48 aufrechterhalten wird.

Der Anker 52 besteht aus mittels Niete 54 zusammengehaltenen Lamellen 53. Um diesen Anker 52 schwenkbar anordnen zu können, ist ein flacher Hebel 55 vorgesehen, dessen einer Arm in der Mitte des Ankers 52 zwischen zwei gleichen Lamellensätzen angeordnet ist. Dieser Hebel 55 wird ebenfalls von den Nieten 54 gehalten. Er weist eine Nase 55 c auf, die das Antriebselement des Motors 24 bildet. Der Anker 52 bewegt sich im Luftspalt zwischen den Polflächen 49, 50 und besitzt daher entsprechende Polflächen 52 a und 52 b. Der Hebel 55 ist außerhalb des Statorblechpaketes schwenkbar gelagert. Zu diesem Zweck ist eine Büchse 58 mit einem Lager 59, z. B. aus porösem Material oder Sinterbronze, vorgesehen. Der Hebel 55, die Büchse 58 und das Lager 59 sind auf einem zwischen den Platten 47 und 48 angeordneten Zapfen 60 gelagert. Der Zapfen 60 erstreckt sich zwischen dem Teil 47 d der Platte 47 und einem entsprechenden Teil der Platte 48. Diese Platten weisen Öffnungen 61 bzw. 62 zur Aufnahme der Enden des Zapfens 60 auf. Der Anker macht somit um den Zapfen 60 eine Schwenkbewegung längs einer festgelegten Bahn.

Der Anker 52 ist im wesentlichen L-förmig, wobei der kürzere Schenkel vom Endteil 52 b gebildet wird, welcher näher am Zapfen 60 angeordnet ist. Dieser Endteil 52b bietet einen größeren Querschnitt und bewegt sich längs eines kürzeren Bogens als der andere Endteil 52 a. Die in Fig. 4 dargestellte Lage des Ankers 52 ist seine Nullstellung oder Ruhelage, bei welcher er sich praktisch außerhalb des Luftspalts zwischen den Polflächen 49 und 50 befindet. Zwei Federn 64, 65 sind bestrebt, den Anker 52 in dieser Lage zu halten. Wenn die Wicklung 45 erregt wird, wird der Anker 52 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt (Fig. 4), so daß sich die Polflächen 52 a und 49 bzw. die Polflächen 52 b und 50 einander gegenüberstehen. In der Ruhestellung des Ankers 52 überlappt die Polfläche 52 b nur teilweise die Polfläche 50, derart, daß ein Flußweg mit einem genügend kleinen magnetischen Widerstand entsteht, so daß der Anker 52 in den Luftspalt bei Erregung der Wicklung 39 hineingezogen wird. Der magnetische Widerstand des Flußweges am Ende 52 δ des Ankers 52 wird durch die beschriebene Anordnung vermindert, so daß eine höhere Kraftliniendichte im Luftspalt bei der Polfläche 49 entsteht. Diese höhere Kraftliniendichte erzeugt eine größere Kraft an dem Ankerende 52 a mit dem größeren Hebelarm, wodurch die Schwenkbewegung des Ankers begünstigt wird.

Um einen gedrungenen Motor zu erhalten, muß der Anker 52 in Richtung der Achsen der Federn 64, 65 eine minimale Dicke aufweisen, weil diese Federn, um richtig zu funktionieren, eine gewisse Mindestlänge haben müssen. Im Ankerquerschnitt muß der magnetische Widerstand des Ankers klein sein. Zu diesem Zweck ist der Anker 52 verhältnismäßig breit, und zwar breiter als das Statorlamellenpaket (Fig. 6,7). Somit ist ein geringer magnetischer Widerstand gewährleistet, obwohl der Anker 52 in Richtung der Achsen der Federn 64, 65 schmal ist.

Der Hebel 55 weist zwei Ansätze oder Nasen 55 a und 55 & auf, die zur Stützung der Federteller 67, 68 dienen, die auf diese Ansätze 55 a, 55 b aufgesetzt sind. Die Teller 67, 68 halten die entsprechenden Enden der Federn 64, 65. Um die anderen Enden

dieser Federn zu stützen, weist die Rahmenplatte 48 gebogene Ränder 48 a, 48 b auf, die sich beidseitig der Federteller 67, 68 erstrecken und mit einem zylindrischen Vorsprung 70 bzw. 71 zur Aufnahme der Federenden versehen sind. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Platte 48 ist diese mit einem Rand 48 c versehen, dessen einer Teil den Rand 48 α bildet. Die Rahmenplatte 48 dient somit einem dreifachen Zweck: sie ist der Motorrahmen, das Lager für den Zapfen 60 und die Stützpunkte für die Federn 64, 65. Diese sind Präzisionsfedern, die genau abgestimmt sind, um bei einer Frequenz, die nur wenig von der Frequenz des Erregerkreises abweicht, etwa in Resonanz zu schwingen. Wenn die Stromquelle Wechselstrom mit 60 Hz erzeugt und wenn der Anker des Motors mit doppelter Frequenz schwingt, sind die Federn 64, 65 vorzugsweise auf etwa 60 Hz oder eine entsprechende harmonische Frequenz abgestimmt. In der Praxis wird diese Zahl zwischen 63 und 67 gewählt.

Es ist wünschenswert, bei den gegebenen Bedingungen für den Anker und die Federn die größte Flußänderung bei der Bewegung des Ankers zu erzielen. Dies ist dadurch verwirklicht, daß der Anker 52 um einen sich außerhalb der Federn 64, 65 befindlichen Punkt dreht und radial in den Luftspalt eintritt.

Die Enden der Leitungen 39 a, 39 b sind an Steckerstifte angeschlossen, auf welche ein Stecker aufgesetzt werden kann.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß der Motor 24 sehr klein und sehr gedrungen ist. Wenn die Wicklung 45 erregt wird, wird der Anker 52 in bekannter Weise in den Luftspalt hineingezogen, da der dabei" erzeugte Wechselfiuß für jeden positiven oder negativen Scheitelwert zunimmt. Da er also zwischen diesen Extremwerten Null sein muß, müssen die auf den Anker 52 einwirkenden magnetischen Kräfte für jede halbe Periode einmal Null sein, wobei dann die Federn 64, 65 bestrebt sind, den Anker 52 in seine Nullstellung zurückzubewegen. Dies wiederholt sich für die andere halbe Periode. Die Bewegung des Motorankers wird, wie bei Schwingankermotoren mit an den Statorpolen frei vorbeischwingendem Anker üblich, keinen Lärm verursachen, zumal der Anker 52 zwischen den Federn 64,65 gewissermaßen aufgehängt ist, sogar eine übertrieben starke Bewegung des Ankers elastisch abgefangen würde.

Wie erwähnt, dienen die Vorsprünge oder Zapfen 41a, 43 a der Niete 41, 43 der Lagerung und der Befestigung des Motors 24 im Gehäuse 23. Jede der Gehäusehälften 26 und 27 ist mit vier entsprechenden Bohrungen 74 bzw. 75 versehen (je zwei davon sind in Fig. 5 ersichtlich). Jede Bohrung 74, 75 enthält ein Gummilager 76, in welches die Vorsprünge 41a bzw. 43 α eingesetzt werden. Dadurch werden die Vibrationen des Motors 24 wesentlich gedämpft. Diese Bohrungen liegen an einer solchen Stelle, daß die Nase 55 c auf der einen Seite des Gehäuses und die Stifte 72, 73 auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 23 angeordnet sind.

In Fig. 8 ist eine Variante der Ausbildung des Motors 24 dargestellt. Ein Gegengewicht 120 ist mittels eines federnden L-förmigen Armes 121 an dem Motorrahmen befestigt. Dieses Gegengewicht wird entsprechend den Schwingungen des Ankers, jedoch in entgegengesetzter Richtung schwingen, wodurch eine weitere Schwingungsdämpfung erzielt wird. Die Form des Gegengewichtes ist derart, daß es in das Gehäuse gut paßt. Der Arm 121 ist mittels Niete an dem Gegengewicht 120 und mittels Schrauben 123 an dem Motor 24 befestigt. Die Eigenfrequenz des Gegengewichtes 120 und des Armes 121 wird ungefähr gleich dem Doppel der Frequenz des dem Motor zugeführten Wechselstromes gewählt, die z. B. sechzig Perioden ist. Das Gegengewicht schwingt dann mit einer Phasenverschiebung von 180°, wodurch die Schwingungen des ganzen Apparates reduziert werden.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Schwingankermotor für elektrische Rasierapparate mit einem im wesentlichen flachen, etwa kreisrunden Gehäuse, welcher einen U-förmig gebogenen lameliierten Statormagneten mit einem Luftspalt zwischen den Schenkeln zur Aufnahme des durch Federdruck nachgiebig in eine bestimmte Stellung relativ zum Luftspalt gedrückten Ankers dieses Motors aufweist, gekennzeichnet durch den Luftspalt bildende, an den Schenkeln sich gegenüberliegend angeordnete Polflächen (49, 50) und einen um eine Achse (60) schwenkbaren, den Anker tragenden Stützarm (55), der sich vollkommen außerhalb des Magneten (40, 42) und in der Nachbarschaft des Endes eines der Schenkel des Statormagneten befindet, und daß der Anker (52) an einem Teil des Stützarmes (55) derart befestigt ist, daß der Anker sich in den zwischen den Schenkeln Hegenden Luftspalt hinein- und aus ihm herausbewegen kann, während der andere Teil des Armes mit der Schneidvorrichtung (21) des Rasiergerätes in Verbindung steht.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Polflächen (49, 50) und Ankerflächen (52 a, 52 b) derart geformt sind, daß die zwischen diesen Flächen vorhandenen Spalte während der Oszillationsbewegung des Ankers die gleiche Breite beibehalten.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützarm ein Winkelhebel (55) ist, dessen einer Arm den Anker trägt, während der andere Arm mit der Schneidvorrichtung (21) des Rasiergerätes verbunden ist.

4. Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (60) des Stützarmes (55) von dem einen Ende (52 a) des Ankers weiter entfernt ist als von dem anderen Ende (52 Z>).

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (52) aus L-förmigen Lamellen (53) besteht.

6. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (64, 65) an dem Anker an Punkten angreifen, die im wesentlichen mit gleichen Abständen zwischen den Enden des Ankers liegen.

7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (64, 65) eine Eigenschwingungsfrequenz aufweisen, die im wesentlichen ein Vielfaches der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes ist.

8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf Abstand stehende Rahmenplatten (47, 48) zum Tragen des Statormagneten (40, 42) zwischen den Gehäuseplatten (23) vorgesehen sind und daß eine der Rahmenplatten mit

einem Paar der erwähnten Flansche (48 a, 48 b) versehen ist, die sich über den Anker hinaus erstrecken und von beiden Seiten des Ankers (52) einen Abstand haben, der das Abstützen der äußeren Enden der Federn (64, 65) ermöglicht, deren innere Enden an gegenüberliegenden Seiten des Ankers (52) befestigt sind.

9. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Ausnehmungen (74, 75) des Gehäuses (23) federnde Puffer bzw. Gummilager (76) vorgesehen sind, die Zapfen (41a, 43 a) von Nieten (41, 43) aufnehmen, die den Statormagneten (40, 42) tragen.

10. Motor nach einem der vorübergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (52) in Richtung senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung breiter ist als das Statorblechpaket, wodurch die dem Luftspalt benachbarte Fläche des Ankers größer ist als die entsprechende,

dem Luftspalt benachbarte Fläche des Statormagneten (40, 42 in Fig. 6).

11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der Schwingungen des Motors eine Masse (120) verwendet wird, die an einem federnden Rahmen (121) hängt, der an dem Kern (40, 42) befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 918 581, 839 911,
852;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1019 932;

USA.-Patentschriften Nr. 2720 696, 2238 390,
267 582, 2283 551, 2240890, 2283552, 2629169; schweizerische Patentschriften Nr. 233 632, 240267;

Patentschrift Nr. 7 365 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;

österreichische Patentschrift Nr. 157 081.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen