DE1141370B

DE1141370B - Electromagnetic oscillating armature motor

Info

Publication number: DE1141370B
Application number: DEG30336A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudiber Goetzenberger
Original assignee: RUDIBERT GOETZENBERGER DIPL IN
Current assignee: RUDIBERT GOETZENBERGER DIPL IN
Priority date: 1959-12-02
Filing date: 1960-08-20
Publication date: 1962-12-20

Description

Elektromagnetischer Schwingankermotor Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schwingankermotor mit einem durch Federn geführten gezahnten Anker, dessen Zähne in der Ruhestellung auf Lücke der Ständerpolzähne stehen. Die Zähne und Lücken sowohl am Anker als auch an den Jochpolen besitzen dabei vorzugsweise die gleiche Breite. Die bekannten Motoren dieser Art besitzen einen Anker mit verhältnismäßig großer Masse, und infolge der dadurch auftretenden beträchtlichen kinetischen Energie müssen die zur Führung und Abstimmung des Schwingankers erforderlichen Federn groß und stark gewählt werden, wodurch sich die ganzen Abmessungen des Motors in unerwünschter Weise erhöhen.Electromagnetic vibrating armature motor The invention relates to an electromagnetic oscillating armature motor with a toothed one guided by springs Armature, the teeth of which are in the rest position on the gap between the stator pole teeth. the Teeth and gaps both on the armature and on the yoke poles preferably have the same width. The known engines of this type have an armature with relatively large mass, and as a result of the considerable kinetic energy that occurs the springs required for guiding and tuning the oscillating armature must be large and be chosen strong, thereby reducing the overall dimensions of the engine in undesirable Way increase.

Die unerwünscht große Masse des Schwingankers ist auch bei einem Schwingankermotor vorhanden, bei dem von einer gitterartigen Ausbildung des Schwingankers gesprochen werden kann. Dort besteht der Anker aus vier lamellierten Gitterstäben, die eine verschiedene Breite aufweisen und die auf beiden Seiten mit besonderen Führungsschienen verbunden sind. Dabei weisen die Ankerpolzähne eine kleinere Breite als die zugehörigen Gitterstäbe auf, und infolgedessen müssen die Ankerpolzähne durch weitere Bearbeitung der Gitterstäbe besonders ausgebildet werden. Dieser vorbekannte Anker besitzt einen beinahe quadratischen Querschnitt und beansprucht daher viel Platz zwischen den sich gegenüberliegenden Ständerpolzähnen.The undesirably large mass of the oscillating armature is also present in a oscillating armature motor present, in which spoken of a grid-like design of the oscillating armature can be. There the anchor consists of four laminated bars, one have different widths and those on both sides with special guide rails are connected. The armature pole teeth have a smaller width than the associated ones Bars on, and as a result, the anchor pole teeth must through further processing the bars are specially designed. This previously known anchor has one almost square cross-section and therefore takes up a lot of space between the opposing stator pole teeth.

Es ist das Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen, also einen Schwinganker von so kleiner Masse zu erhalten, wie sie nötig ist, um die erzeugte mechanische Energie auf angeschlossene Werkzeuge aller Art zu übertragen. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß der Schwinganker als dünne Gitterplatte ausgebildet, deren parallele Stäbe und Ausschnitte in der Breite den Ständerpolzähnen entsprechen. Durch die Gitterplatte erhält man ein kleines Gewicht oder eine kleinere Masse des schwingenden Ankers, demzufolge auch alle anderen Motorbestandteile kleiner ausgebildet werden können, ohne die Leistung gegenüber bekannten größeren Bauformen zu verringern. Natürlich läßt sich der Schwingankermotor auch größer bauen, wodurch sich eine Leistungserhöhung ergibt.It is the aim of the invention to eliminate these drawbacks, that is to obtain a vibrating armature of as small a mass as is necessary to generate the to transfer mechanical energy to connected tools of all kinds. To this Purpose of the invention, the oscillating armature is designed as a thin grid plate, whose parallel bars and cutouts correspond in width to the stator pole teeth. The grid plate gives a small weight or a smaller mass of the oscillating armature, consequently all other engine components are made smaller without reducing the performance compared to known larger designs. Of course, the oscillating armature motor can also be made larger, which increases the output results.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt die Dicke der Gitterplatte das 0,8- bis 2,Ofache der Zahn- bzw. Nutbreite, wie sie am Anker und an den Ständerpolen vorhanden ist. Eine maximale Leistung ergibt sich, wenn die Dicke der Gitterplatte das 1,3fache der Zahn- bzw. Nutbreite beträgt. Das Gewicht des schwingenden Ankers in Gestalt der Gitterplatte kann noch weiter dadurch verringert werden, daß die eisernen Gitterstäbe in eine aus unmagnetischen Werkstoff bestehende Gitterplatte eingebettet sind. In diesem Fall kann jeder Gitterstab aus einer Anzahl von Blechlamellen bestehen, die senkrecht zur Schwingungsrichtung angeordnet sind, wodurch die magnetischen Eigenschaften noch verbessert werden.According to a further feature of the invention, the thickness of the grid plate is 0.8 to 2. O times the tooth or groove width as it is on the armature and on the stator poles is available. Maximum performance results when the thickness of the grid plate 1.3 times the tooth or groove width. The weight of the swinging anchor in the form of the grid plate can be further reduced in that the iron bars in a grid plate made of non-magnetic material are embedded. In this case, each lattice bar can consist of a number of sheet metal lamellas exist, which are arranged perpendicular to the direction of oscillation, whereby the magnetic Properties are still to be improved.

Es ist ein Schwingankermotor mit parallelen Blattfederpaaren an sich gegenüberliegenden Enden des Motors bekannt, wobei die Blattfederenden durch der Schwingungsrichtung parallele Stangen untereinander verbunden sind und wobei von jedem Federpaar die eine Feder mit dem Schwinganker und die andere Feder mit dem Motorständer verbunden ist. Die sehr wichtige genaue Führung des Schwingankers bzw. der erfindungsgemäßen Gitterplatte zwischen den Ständerpolen ist erfindungsgemäß dadurch verbessert worden, daß die bekannten Federverbindungsstangen einerseits und die Gitterplatte nebst ihren Verbindungs- oder Übertragungsgliedern andererseits zu den in Betracht kommenden Blattfedern in verschiedenen, vorzugsweise senkrecht aufeinander stehenden Ebenen liegen.It is a vibrating armature motor with parallel leaf spring pairs per se opposite ends of the motor known, the leaf spring ends by the Direction of oscillation parallel rods are interconnected and where of each spring pair the one spring with the oscillating armature and the other spring with the Motor stand is connected. The very important precise guidance of the oscillating armature or the grid plate according to the invention between the stator poles is according to the invention has been improved in that the known spring connecting rods on the one hand and on the other hand the grid plate together with its connecting or transmission members to the leaf springs in question in different, preferably perpendicular stacked levels lie on top of each other.

Bei einem einfachen Elektromagnet und entsprechend kleiner Gitterplatte kann das Gewicht der schwingenden Massen auch dadurch verkleinert sein, daß die Verbindungs- und Übertragungsmittel zwischen der Gitterplatte und den Blattfedern aus einem Werkstoff bestehen, der ein geringeres spezifisches Gewicht als der Werkstoff der Gitterplatte besitzt.With a simple electromagnet and a correspondingly small grid plate the weight of the vibrating masses can also be reduced by the fact that the Connection and transmission means between the grid plate and the leaf springs consist of a material that has a lower specific weight than the material the grid plate owns.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Schwingankermotors unter Beschränkung auf die hier interessierenden Teile dargestellt. Fig..1 zeigt einen Schwingankermotor mit doppeltem Elektromagneten in einer Seitenansicht, wobei. die schwingende Gitterplatte im Schnitt dargestellt ist; Fig. 2 zeigt die Gitterplatte für sich allein gezeichnet, von oben gesehen; in den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform von oben und von der Seite gesehen dargestellt; Fig. 5 zeigt eine Stirnansicht entsprechend Fig. 4; Fig. 6 zeigt die Gitterplatte für sich allein in einer Ansicht; Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Gitterplatte.The drawing shows exemplary embodiments of the oscillating armature motor limited to the parts of interest here. Fig..1 shows a vibrating armature motor with double electromagnets in a side view, whereby. the vibrating tie plate is shown in section; Fig. 2 shows the Grid plate drawn on its own, seen from above; in Figs a further embodiment is shown seen from above and from the side; Fig. Fig. 5 shows an end view corresponding to Fig. 4; Fig. 6 shows the grid plate for alone in one view; Fig. 7 shows a further embodiment of the grid plate.

Gemäß Fig. 1 besteht der Motorständer im wesentüehen aus einem Blechpaket 1 mit einem mittleren durchgehenden Arm 2. Die Ständerpole 3 sind auf beiden Seiten des mittleren Armes 2, d. h. neben den Ausschnitten 4, ausgebildet, die zur Aufnahme der Magnetspulen 5 dienen. Die sich gegenüberliegenden Ständerpole 3 sind gezahnt. Die sich genau gegenüberliegenden Zähne sind mit 6 und die dazwischenliegenden Nuten mit 7 bezeichnet. In den Luftspalten zwischen den Ständerpolen 3 bzw. den Ständerpolzähnen 6 ist der aus Eisen bestehende Schwinganker in Gestalt einer Gitterplatte 8 angeordnet. Die Ankerzähne sind durch die Gitterstäbe 9 gebildet, zwischen denen sich die Ausschnitte 10 befinden. Die Breite der Ständerpolzähne 6, der dazwischen befindlichen Nuten 7, der Gitterstäbe 9 und der dazwischenliegenden Ausschnitte 10 ist im gezeichneten Beispiel gleich. Entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Form des Magnetständers 1, 2, 3 ist die Platte 8 an beiden Enden als Gitter ausgebildet. In der Mitte zwischen beiden Gittern 9, 10 liegt ein größerer Ausschnitt 11, durch den sich der mittlere Kern 2 des Ständers erstreckt. An den beiden Enden ist die Platte 8 mit weiteren Ausschnitten 12 und Zungen 13 versehen.According to FIG. 1, the motor stand essentially consists of a laminated core 1 with a central continuous arm 2. The stator poles 3 are formed on both sides of the central arm 2, ie next to the cutouts 4, which are used to accommodate the magnetic coils 5. The opposite stator poles 3 are toothed. The teeth exactly opposite one another are denoted by 6 and the grooves in between are denoted by 7. The oscillating armature made of iron is arranged in the form of a grid plate 8 in the air gaps between the stator poles 3 or the stator pole teeth 6. The anchor teeth are formed by the bars 9, between which the cutouts 10 are located. The width of the stator pole teeth 6, the intervening grooves 7, the lattice bars 9 and the intervening cutouts 10 is the same in the example shown. According to the shape of the magnet stand 1, 2, 3 shown in FIG. 1, the plate 8 is designed as a grid at both ends. In the middle between the two grids 9, 10 is a larger cutout 11 through which the middle core 2 of the stand extends. The plate 8 is provided with further cutouts 12 and tongues 13 at the two ends.

Zur Führung der Gitterplatte 8 ist an jedem Ende des Magnetständers bzw. des Motorgestells 14 ein Paar von parallelen Blattfedern 15, 16 angeordnet. Die innenliegenden Blattfedern 15 sind in ihrer Mitte fest mit dem Motorgestell 14 verbunden. Die äußeren Blattfedern 16 sind in ihrer Mitte mit den Enden der Gitterplatte 8 fest verbunden. Zur Befestigung dienen beispielsweise die bereits erwähnten Zungen 13. Durch die Ausschnitte 12 der Gitterplatte 8 erstrekken sich die inneren Blattfedern 15. Im übrigen sind die freien Enden aller Blattfedern 15, 16 durch Stangen 17 fest untereinander verbunden. Die Stangen 17 sind beweglich angeordnet.To guide the grid plate 8 is at each end of the magnetic stand or of the motor frame 14, a pair of parallel leaf springs 15, 16 are arranged. The inner leaf springs 15 are fixed in their middle to the motor frame 14 connected. The outer leaf springs 16 are centered with the ends of the tie plate 8 firmly connected. The already mentioned tongues are used for fastening, for example 13. The inner leaf springs extend through the cutouts 12 of the grid plate 8 15. In addition, the free ends of all leaf springs 15, 16 are fixed by rods 17 connected to each other. The rods 17 are movably arranged.

In der Ruhestellung stehen die Ankerzähne, d. h. die Gitterstäbe 9, genau auf Lücke der Ständerpolzähne 6, wie in Fig. 1 dargestellt. Werden die Spulen 5 in einen Wechselstromkreis eingeschaltet, so bewegt sich die Gitterplatte 8 beim Auftreten der ersten halben Wechselstromquelle um eine Zahnbreite nach links oder rechts, wobei die Blattfederpaare gespannt werden. Durch diese Federspannung bewegt sich die Gitterplatte beim Übergang zur zweiten halben Welle des Wechselstroms in ihre Ruhelage zurück, um sofort um eine Zahnbreite in der entgegengesetzten Richtung auszuschwingen. Die Schwingung des Ankers bzw. der Gitterplatte 8 erfolgt also entsprechend der Netzfrequenz des Wechselstroms. Bei Verwendung des normalen Wechselstroms treten also 3000 Schwingungen pro Minute auf, wobei sich beispielsweise bei einer Zahnbreite von 3 mm ein Schwingweg von 6 mm ergibt. Die Blattfedern sind auf diese Schwingungszahl vorzugsweise abgestimmt. Die Kraftabnahme kann in bekannter Weise in der Längsrichtung von der Gitterplatte 8 erfolgen. Sie kann aber auch seitlich an der Gitterplatte 8 erfolgen. Zu diesem Zweck ist die Gitterplatte 8 in Fig. 2 beispielsweise auf einer Seite mit einem Längsschlitz 18 versehen. Dieser Schlitz 18, an dessen Stelle auch Löcher treten können, dient zur Verbindung der Gitterpläne 8 mit irgendeinem anzutreibenden Werkzeug. Bei der praktischen Verwendung des Schwingankermotors ist natürlich ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Gehäuse vorhanden.The anchor teeth are in the rest position, i.e. H. the bars 9, exactly to the gap of the stator pole teeth 6, as shown in FIG. Will the coils 5 switched into an alternating current circuit, the grid plate 8 moves at Occurrence of the first half alternating current source by one tooth width to the left or right, whereby the leaf spring pairs are tensioned. Moved by this spring tension the grid plate turns into the transition to the second half wave of the alternating current their rest position back to immediately by a tooth width in the opposite direction swing out. The oscillation of the armature or the grid plate 8 therefore takes place accordingly the mains frequency of the alternating current. Pedal when using normal alternating current so 3000 vibrations per minute, for example with a tooth width of 3 mm results in an oscillation path of 6 mm. The leaf springs are set to this frequency preferably matched. The force decrease can in a known manner in the longitudinal direction take place from the grid plate 8. But it can also be attached to the side of the grid plate 8 take place. For this purpose, the grid plate 8 in Fig. 2 is, for example one side is provided with a longitudinal slot 18. This slot 18, in its place can also occur holes, is used to connect the grid plans 8 with any driven tool. In the practical use of the oscillating armature motor is of course, a housing not shown in the drawing is present.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 bis 6 besteht der Ständer aus einem rahmenförmigen Blechpaket 19. In dem mittleren Fenster 20 liegen die auf die Ständerpole aufgeschobenen Spulen 21. Die sich gegenüberliegenden Ständerpole sind wiederum gezahnt, die Zähne sind mit 22 und die dazwischenliegenden Nuten mit 23 bezeichnet. Zwischen den Ständerpolen bzw,. den Ständerpolzähnen 22 ist eine im Verhältnis zum ersten Ausführungsbeispiel kleine Gitterplatte 24 (Fig. 6) angeordnet. Zwischen den parallelen Gitterstäben 25 liegen die schlitzartigen Ausschnitte 26. Die Breite der Ständerpolzähne und der Gitterstäbe 25 einerseits sowie die Nuten 23 und der Ausschnitte 26 andererseits stimmt überein. Die Gitterstäbe 25 stehen wie beim ersten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Ebene des Magnetständers 19.In the embodiment according to FIGS. 3 to 6, there is a stand from a frame-shaped laminated core 19. In the middle window 20 are the the stator poles pushed on coils 21. The opposite stator poles are again toothed, the teeth are with 22 and the grooves in between with 23 designated. Between the stator poles or. the stator pole teeth 22 is one arranged in relation to the first embodiment small grid plate 24 (Fig. 6). The slot-like cutouts 26 lie between the parallel lattice bars 25. The width of the stator pole teeth and the grid bars 25 on the one hand and the grooves 23 and the cutouts 26 on the other hand match. The bars 25 are standing as in the first exemplary embodiment, perpendicular to the plane of the magnet stand 19.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind an den Enden des Motors wieder die Blattfederpaare 15, 16 angeordnet, deren Enden durch die Stangen 17 fest miteinander verbunden sind. Auf die Enden der Stangen 17 sind Klemmstücke 27 zusammen mit einer Kopfplatte 28 aufgereiht. Die Federenden sind durch die Klemmplatten 27 und durch auf die Stangenenden aufgeschraubte Muttern 29 fest in die Kopfplatte 28 eingeklemmt.As with the first embodiment are at the ends of the engine again the leaf spring pairs 15, 16 arranged, the ends of which by the rods 17 firmly together are connected. On the ends of the rods 17 are clamping pieces 27 together with a Head plate 28 lined up. The spring ends are through the clamping plates 27 and through Nuts 29 screwed onto the rod ends are firmly clamped in the head plate 28.

Die inneren Blattfedern 15 sind wieder in ihrer Mitte mit dem Ständer 19 oder Teilen des Motorgestells fest verbunden. Für die Verbindung der Gitterplatte 24 mit den Mitten der äußeren Blattfedern 16 sind besondere Übertragungsmittel vorgesehen. Beispielsweise ist mit jeder Blattfeder 16 in ihrer Mitte eine Platte 30 fest verbunden. Die beiden Platten 30 sind durch zwei im Querschnitt winklige Schienen 31 fest untereinander verbunden. Beispielsweise greifen Zungen 31' an den Enden der Schienen 31 in entsprechende Schlitze der Platte 30 ein und sind hier vernietet. Die Gitterplatte 24 greift zwischen die beiden parallelen Schenkel der Schienen 31 ein und ist mit ihnen vernietet, zu welchem Zweck die Gitterplatte 24 in Fig. 6 oben und unten mit Löchern 32 versehen sein kann. Die Schienen 31, unter Umständen auch die Platten 30; bestehen aus Aluminium oder aus einem sonst geeigneten Werkstoff, der ein geringeres spezifisches Gewicht als das Eisen der Gitterplatte 24 besitzt.The inner leaf springs 15 are firmly connected in their middle to the stator 19 or parts of the motor frame. Special transmission means are provided for connecting the grid plate 24 to the centers of the outer leaf springs 16. For example, a plate 30 is firmly connected to each leaf spring 16 in its center. The two plates 30 are firmly connected to one another by two rails 31 which are angled in cross section. For example, tongues 31 'at the ends of the rails 31 engage in corresponding slots in the plate 30 and are riveted here. The grid plate 24 engages between the two parallel legs of the rails 31 and is riveted to them, for which purpose the grid plate 24 in FIG. 6 can be provided with holes 32 at the top and bottom. The rails 31, possibly also the plates 30; consist of aluminum or of another suitable material which has a lower specific weight than the iron of the grid plate 24.

Aus der Zeichnung ist deutlich ersichtlich, daß die Verbindungsstangen 17 einerseits und die Schienen 31 andererseits in verschiedenen aufeinander senkrecht stehenden Ebenen liegen. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr genaue Aufhängung der schwingenden Gitterplatte 24, so daß sehr kleine Luftspalte zwischen den Ständerpolzähnen und den Gitterstäben aufrecht erhalten werden können.From the drawing it can be clearly seen that the connecting rods 17 on the one hand and the rails 31 on the other hand in different perpendicular directions standing levels. This results in a very precise suspension the vibrating grid plate 24, so that very small air gaps between the stator pole teeth and the bars can be maintained.

Zur Kraftübertragung kann die Gitterplatte 24 entsprechend der Gitterplatte 8 ausgebildet sein. Im gezeichneten Beispiel besitzt sie hörnerartige Ansätze 33, so daß ein beispielsweise mit entsprechenden Rasten und Haltefedern versehenes Werkzeug einfach ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs mit der Gitter-. platte 24 verbunden werden kann.For power transmission, the grid plate 24 can correspond to the grid plate 8 be formed. In the example shown, it has horn-like extensions 33, so that an example with appropriate Notches and retaining springs provided tool easily without the aid of a tool with the grid. plate 24 can be connected.

Die in Fig. 7 dargestellte Gitterplatte 34 besteht aus einem unmagnetischen Werkstoff, beispielsweise aus Aluminium oder einem Kunststoff, in welche Gitterstäbe 35, vorzugsweise in Gestalt von geschichteten Blechlamellen, eingebettet sind. Die Blechlamellen liegen dabei senkrecht zur Schwingungsrichtung der Gitterplatte. Eine derartige Ausbildung eignet sich vorzugsweise für größere Schwingankermotore mit größerer Leistung und größerem Schwingweg.The grid plate 34 shown in Fig. 7 consists of a non-magnetic Material, for example made of aluminum or a plastic, in which bars 35, preferably in the form of layered sheet metal lamellas, are embedded. the Sheet metal lamellas are perpendicular to the direction of vibration of the grid plate. One Such training is preferably suitable for larger oscillating armature motors greater power and greater displacement.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic oscillating armature motor with a Toothed armature guided by springs, the teeth of which in the rest position on a gap the stator pole teeth are, characterized in that the armature is a thin grid plate (8, 24) is formed, the parallel bars (9, 25) and cutouts (10, 26) correspond in width to the stator pole teeth (6).

2. Oscillating armature motor after Claim 1, characterized in that the grid plate (8, 24) on its side formed in the direction of vibration center line for power transmission is.

3. Oscillating armature motor according to claim 1 and 2, characterized in that with a double magnet, the grids (9, 10) are formed at both ends of the plate (8) and between them a cutout (11) for the passage of the central stator arm (2 ) exhibit.

4. Swing arm motor according to one of the preceding Claims, characterized in that the thickness of the grid plate is 0.8 to 2.0 times the tooth or groove width.

5. Oscillating armature motor with parallel leaf spring pairs at opposite ends of the motor, the leaf spring ends through the Direction of vibration parallel rods are connected to each other and from each Spring pair one spring with the oscillating armature and the other spring with the yoke or is connected to the motor frame, according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the spring connecting rods (17) on both sides of the grid plate (24) and that the grid plate is parallel to its direction of oscillation Edges by rigid transmission members (30, 31) outside of the stand with the Is connected in the middle of the outer leaf springs (16).

6. oscillating armature motor according to claim 5, characterized in that the transmission members (30, 31) are made of a material consist of a lower specific weight than the material of the grid plate owns.

7. Oscillating armature motor according to one of the preceding claims, characterized through a grid plate made of non-magnetic material, into the iron one Bars are embedded. B. oscillating armature motor according to claim 7, characterized in that that each bar consists of a number of sheet metal lamellas perpendicular to the Direction of vibration are arranged. o Publications considered: German U.S. Patent No. 912,481; British Patent No. 771436; U.S. Patent No. 2 733 360.