DE1157691B - Elektromagnetischer Parallel-Schwingmotor - Google Patents

Description

• Elektromagnetischer Parallel-Schwingmotor Bei den bisher bekannten elektromagnetischen Schwingmotoren zum Antrieb von Membranpumpen, Rasierapparaten, Läutewerken u. dgl. bewegt sich in der Regel ein hebelartig durch ein Führungselement gelagerter schwingender Anker gegen die Pole eines stehenden Elektromagneten (Stator), welcher durch Wechselstrom oder besondere Stromimpulse erregt ist. Es sind auch solche Schwingmotoren bekannt, deren Anker durch ein hebelartiges, durch die Anziehungskraft des Stators und Ankers auf Zug und drehend seitliche Bewegung beanspruchtes Führungselement vor den kreisbogenförmigen Polflächen eines Stators geführt wird. Weiter sind Ausführungen bekannt mit zwei Blattfedern als Führungselemente, die hinter den ebenen Polflächen des Stators gelagert und auf Druck und seitliche Bewegung beansprucht werden.
• Die erstgenannte Ausführung hat den Nachteil, daß die Größe der Amplituden infolge Anschlagens des Ankers gegen den Stator begrenzt ist. Die zweitgenannte Ausführung hat den Nachteil, daß der hebelartig durch ein Führungselement um einen Punkt drehbar gelagerte Anker sowie auch der Stator kreisbogenförmige zueinander passende Polflächen haben müssen, wenn ein möglichst enger Luftspalt zwischen Stator und Anker eingehalten und damit ein bester Wirkungsgrad erreicht werden soll. Die drittgenannte Ausführung hat den Nachteil, daß die Führungselemente bei starker Anziehung des Ankers und Stators (und dies ist bei kleinem Luftspalt meist der Fall) zusammenknicken und der Anker direkt vom Stator festgehalten wird sowie daß der Anker bei jeder Bewegung aus dem Ruhestand sich dem Stator nähert, so daß der Luftspalt sich verkleinert, die Anziehungskraft zwischen Stator und Anker sich aber vergrößert und dadurch das Zusammenknicken der Führungselemente erfolgen kann und schließlich daß bei größeren Amplituden der Anker auf den Stator aufläuft und festgehalten wird. Aus diesen Gründen ist die Einhaltung eines kleinen Luftspaltes und Erreichung eines guten Wirkungsgrades unmöglich.
• Diese Nachteile entfallen bei einem elektromagnetischen Parallelschwingmotor, dessen polarisierter oder unpolarisierter Anker (schwingender Teil) durch zwei oder mehr Führungselemente vor den Polen eines durch Wechselstrom oder Stromimpulse erregten und als Stator (stehender Teil) angeordneten Elektromagneten geführt wird, indem die aus Blattfedern, Drähten od. dgl. bestehenden, in ihrer Längsrichtung auf Zugbeanspruchung starren Führungselemente vor den Polen des Stators so gelagert sind, daß sie durch die Anziehungskraft des Stators und Ankers nur auf Zug und seitliche Bewegung bzw. Biegung beansprucht werden. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr kleiner Luftspalt zwischen Stator und Anker, ohne daß eine gegenseitige Berührung derselben erfolgen kann.
• In der Zeichnung sind die geometrische Funktion und drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch sowie ein polarisierter Anker perspektivisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1. die Funktion des elektromagnetischen Parallel-Schwingmotors geometrisch veranschaulicht, Abb.2 einen Permanentmagnet mit Polschuhen (perspektivisch) als polarisierter Anker, Abb. 3 einen elektromagnetischen Parallel-Schwingmotor, bestehend aus einem E-förmigen Elektromagneten als Stator und einem polarisierten Anker aus einem Permanentmagneten mit zwei Polschuhen und mit beispielsweise zwei Bändern als Führungselemente, die vor den Statorpolen gelagert und auf Zug und seitliche Bewegung beansprucht sind, Abb. 4 einen elektromagnetischen Parallel-Schwingmotor, bestehend aus einem mehrpoligen Elektromagneten als Stator (beispielsweise aus zwei E-Kernen zusammengesetzt) und einem mehrpoligen polarisierten Anker (beispielsweise aus drei Permanentmagneten und vier Polschuhen zusammengesetzt) und mit beispielsweise drei Bändern als Führungselemente, die vor den Statorpolen gelagert und auf Zug und seitliche Bewegung beansprucht sind, Abb. 5 einen elektromagnetischen Parallel-Schwingmotor, bestehend aus einem U-förmigen Elektromagneten als Stator (stehender Teil) und einem Anker (schwingender Teil) aus Weicheisen, welcher beispielsweise durch zwei als Führungselemente dienende Bandfedern vor den Polen des Stators geführt wird, mit vor den Statorpolen liegenden Führungselementen, die auf Zug und seitliche Bewegung beansprucht sind.
• rDer elektromagnetische Parallel-Schwingmotor besteht in der Hauptsache aus einem durch Wechselstrom oder Stromimpulse erregten Elektromagneten 1 (Abb. 1, 3, 4, 5), der in der Regel den Stator (feststehender Teil) bildet, und einen durch mindestens zwei oder mehr an mindestens zwei oderentsprechend mehr Lagerpunkten 2 (Abb. 1, 3, 4, 5) gelagerten oder befestigten Führungselementen 3 (Abb.1, 3, 4, 5) vor (Abb. 3, 4, 5) den Polen 4 (Abb. 3, 4, 5) des Stators geführten Ankers 5 (Abb. 1, 3, 4, 5). Die Führungselemente können in Form von Bändern, Drähten, Fäden od. dgl. aus geeignetem Material, z. B. Stahl, Perlon usw., bestehen, 3 (Abb. 1, 3, 4, 5). Sie können auch als starre Gelenke mit je zwei Drehpunkten ausgebildet sein. Der Anker kann je nach Verwendungszweck aus Weicheisen 5 (Abb. 5), Permanentmagneten 5 (Abb. 3, 4) und 7 (Abb. 2) oder Elektromagneten bestehen, wobei eine Stromzuführung zu letzteren über die Führungselemente erfolgen kann.
• Diese Parallelführung des Ankers hat den Vorteil, für den Stator-Eisenkern gewöhnliche, in jeder Größe genormte U-, 1 (Abb. 5), oder E-förmige Transformatorenbleche 1 (Abb. 3, 4)' verwenden zu können, da die Polflächen von Stator und Anker nicht gewölbt oder gekrümmt sein müssen, sondern in einer Ebene liegende Flächen sind. Ähnlich vorteilhaft können für polarisierte Anker würfel- oder prismenförmige Magnete 7 (Abb. 2) mit Polschuhen aus Weicheisen 8 (Abb. 2) verwendet werden, welche ebenfalls in allen Größen erhältlich sind. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß bei Verwendung dieser Grund-Bauteile (Trafobleche und Würfelmagnete) Stator sowie Anker zu Blocks mit beliebigen Polzahlen zusammengesetzt werden können (Abb. 4). Der Luftspalt zwischen Stator und Anker ist am kleinsten, wenn die Führungselemente mit den Ankerpolflächen zwei rechte Winkel bilden 9 (Rechteck) (Abb. 1). Da die Führungselemente in der Längsrichtung auf Zugbeanspruchung starr sind und sich in dieser Richtung nicht verändern können, läßt sich der Luftspalt äußerst klein einstellen und damit eine große Leistung des Schwingmotors erzielen. Die durch das Schwingen bzw. Bewegen des Ankers entstehende Verschiebung 10, 11 (Abb. 1) und die dadurch bedingte Vergrößerung des Luftspaltes ist praktisch unbedeutend. Die Veränderung des Luftspaltes ist um so geringer, je größer das Verhältnis der Länge der Führungselemente zur Größe der Amplituden ist.
• Bei unpolarisiertem Anker 5 (Abb. 5), der nur in einer Richtung (Pfeil) angetrieben wird, kann die Änderung des Luftspaltes vorteilhaft ausgenutzt werden, indem der Anker so angeordnet ist, daß bei Maximalausschlag der kleinste Luftspalt erreicht ist, (Rechteck) 9 (Abb. 1), 5 (Abb. 5), während beim Rückgang in die Ruhelage sich der Luftspalt wieder vergrößert, 10 oder 11 (Abb.1), 5, gestrichelt (Abb. 5). Ist der Anker polarisiert, wie beispielsweise in Abb. 3 und 4 dargestellt, so ist die Ruhelage ein Rechteck 9 (Abb. 1), und die Ankerpole N, S (Nord, Süd), welche die Breite der Statornuten 12 (Abb. 3,4) haben, überdecken diese bzw. stehen diesen gegenüber. Entsprechend der Stromrichtung in der Statorwicklung wird der Anker nach der einen oder anderen Richtung (Pfeile in Abb. 3, 4) angetrieben. Die Wirkung ist eine doppelte, gleichzeitig durch Anziehung und Abstoßung, entsprechend der Polarität der Stator- und Ankerpole.
• Durch die nach Abb. 2 an den Permanentmagneten 7 angebrachten Polschuhe 8 aus Weicheisen werden die Permanentmagnete nicht vom Wechselfeld des Stators durchflossen und dadurch geschwächt, weil die Weicheisenpolschuhe in der Ruhelage des Ankers das Wechselfeld des Stators durch überbrücken der Statorpole kurzschließen, so daß das Wechselfeld des Stators in dieser Stellung des Ankers den Permanentmagneten nicht durchfließen kann. Wäre keine eigene Magnetkraft im Anker vorhanden, so würde dieser durch das Statorfeld in dieser Stellung festgehalten. Nur infolge der eigenen Magnetkraft des Ankers wird dieser durch die Statorpole nach der einen oder anderen Seite angetrieben, und zwar so, daß die Stator-Feldrichtung jeweils den Anker nur in dessen gleicher Feldrichtung beeinflussen kann, so daß eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten ausgeschlossen ist. Der Abtrieb erfolgt durch einen am Anker angebrachten Winkel, Stange oder sonstiges geeignetes Verbindungsglied.
• Der beschriebene elektromagnetische Parallel-Schwingmotor kann vielseitig, z. B. für den Antrieb von Pumpen, Relais, Läutewerken, Rasierapparaten, für Steuerungen und vieles mehr, verwendet werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektromagnetischer Parallel-Schwingmotor, dessen polarisierter oder unpolarisierter Anker (schwingender Teil) durch zwei oder mehr Führungselemente vor den Polen eines durch Wechselstrom oder Stromimpulse erregten und als Stator (stehender Teil) angeordneten Elektromagneten parallel geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Blattfedern, Drähten od. dgl. bestehenden, in ihrer Längsrichtung auf Zugbeanspruchung starren Führungselemente vor den Polen des Stators so gelagert sind, daß sie durch die Anziehungskraft des Stators und Ankers nur auf Zug und seitliche Bewegung bzw. Biegung beansprucht werden.
2. 2. Elektromagnetischer Parallel-Schwingmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dessen polarisierter Anker aus einem oder mehreren Permanentmagneten so mit Polschuhen aus Weicheisen versehen und angeordnet ist, daß in Ruhestellung die Polschuhe den Nuten zwischen den Statorpolen gegenüberstehen und diese gerade überdecken, so daß der (die) Permanentmagnet(e) nicht unmittelbar vom Wechselmagnetfeld des Stators durchflossen und daß beim Schwingen des Ankers durch den Einfluß des Wechselmagnetfeldes des Stators der Anker durch sein permanentes Magnetfeld so nach beiden Seiten angetrieben wird, daß der Anker nur in seiner eigenen Magnetfeldrichtung jeweils vom Wechselfeld des Stators beeinfiußt wird und seine Magnetkraft dadurch nicht verliert.
3. 3. Elektromagnetischer Parallel-Schwingmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stator und Anker vertauscht sind, so daß der durch Wechselstrom oder Impulse erregte Elektromagnet den Anker und der unpolarisierte oder polarisierte Teil den Stator bildet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 666 552; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1856 190.