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Elektromagnetisches, polarisiertes Antriebssystem für Wechselstrombetrieb
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches. polarisiertes Antriebssystem
für Wechselstrombetrieb, insbesondere Fernsprechwecker, mit einem innerhalb der
Erregerspule ortsfest angeordneten Magnetsystem aus zwei zwei Polpaare bildenden
parallelen Weicheisenteilen in Form von geraden Flachstäben mit rechteckigem Querschnitt,
zwischen denen mindestens ein permanenter Magnet angeordnet ist, und mit einem außerhalb
der Spule gelagerten Flachanker nach Zusatzpatent 967 503.
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Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der Anordnung gemäß
dem Zusatzpatent 967 503 (Zusatz zu Patent 966 845), die es ermöglicht ein elektromagnetisches,
polarisiertes Antriebssystem gemäß dem Zusatzpatent als Resonanzsystem hoher Empfindlichkeit
und scharfer einstellbarer Resonanzlage auszubilden.
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Die Forderung nach hoher Ansprechempfindlichkeit wird zwar durch das
genannte Zusatzpatent erfüllt, jedoch ist dieses nicht für Resonanzsysteme geeignet.
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Es ist bei elektromagnetischen Dreh-Schwingsystemen bekannt, diese
auf eine bestimmte Frequenz des erregenden Wechselstromes abzustimmen. So sind bei
einem elektromagnetischen Getriebe für Wechselstrombetrieb di; Spule und die permanenten
Magnete fest angeordnet, und der in der Spule gelagerte, ihren Kern bildende Anker
schwingt mit abgerundeten Polenden vor Polen der außerhalb der Spule gelagerten
permanenten Magnete. Der Anker steht unter dem Einfluß einer Spiralfeder, welche
seine Eigenschwingung auf die des Wechselstromes abstimmt. Die außenliegenden permanenten
Magnete und die Anordnung der übrigen Teile zueinander lassen keinen gedrängten
Aufbau des Antriebssystems zu, wie dies bei der Ausführung nach der Erfindung erreicht
wird. Eine scharfe Resonanzlage und eine leichte Veränderlichkeit derselben können
bei dieser bekannten Ausführung nicht erzielt w--rd,-n.
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Bei einem anderen bekannten elektromagnetischen Getriebe ist eine
stationäre Spule vorgesehen, vor deren Kernpole ein senkrecht zum Kern gelagerter
Anker mit abgebogenen, kreissegmentartigen Lappen sich erstreckt. Die Ankerlappen
greifen zwischen die Polenden des Spulenkerns und die Pole des permanenten Magnets.
Auch bei dieser bekannten Anordnung treten die gleichen Nachteile wie bei der vorgenannten
auf.
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Für Wechselstromwecker ist es bekannt, einen Dauermagnet innerhalb
einer Spule anzuordnen, welcher zwischen zwei Polblechen liegt, zwischen deren stirnseitig
herausragenden Enden abgebogene Lappen eines außerhalb der Spule gelagerten Ankers
schwingen. Der Bewegungsweg der Lappen ist aber durch die Polbleche begrenzt. Sie
können deshalb nicht frei ausschwingen, so daß die genaue Anpassung an die jeweilige
Frequenz des erregenden Wechselstromes behindert wird. Damit kann diese Ausführung
nicht als Resonanzschwinger ausgeführt werden.
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Gemäß der Erfindung wird nun das elektromagnetische, durch Wechselstrom
gespeiste polarisierte Antriebssystem nach dem Zusatzpatent 967 503, welches nicht
nur einen gedrängten Aufbau und eine hohe Empfindlichkeit aufweist, sondern auch
einfach und billig zu erstellen ist, als Resonanzsystem mit scharfer und leicht
einstellbarer Resonanzlage durch Kombination folgender an sich bekannter Merkmale
ausgebildet: Der Flachanker ist mit einem seine seine Eigenfrequenz beeinflussenden
und seine Mittellage bestimmenden Richtkraft-Federsystem gekuppelt und weist an
seinen Enden je einen abgebogenen Lappen auf, welche Lappen auf einem zu dem durch
die Polflächen der beiden Polpaare gehenden inneren Kreis im Abstand des Arbeitsluftspaltes
sich erstreckenden konzentrischen äußeren Kreis um die Drehachse des Ankers liegen,
und ist über einen Ankerträgerbügel starr mit einem mechanischen Schwingsystem verbunden,
dessen Trägheitsmoment einstellbar ist. Durch diese bei der Ausführung gemäß dem
Zusatzpatent einfach zu erzielende Anordnung der Polflächen zueinander kann der
Anker frei ausschwingen
und damit als Resonanzschwinger verwendet
werden. Dies ist auch die Voraussetzung dafür, daß gemäß dem weiteren Kombinationsmerkmal
der Erfindung der Anker mit einem mechanischen Schwingsystem verbunden ist, welches
dem Antriebssystem eine scharfe Resonanzlage erteilt und bei Resonanzschwingungen
eine große Leistung abzugeben imstande ist. Dies ist namentlich bei Weckern besonders
vorteilhaft.
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Bei einem mechanischen Schwingsystem läßt sich eine Einstellung der
Resonanzlage des Antriebssystems auf einen gewünschten Wert in besonders einfacher
Weise durchführen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dies dadurch erreicht,
daß das mechanische Schwingsystem aus einer am Ankerträgerbügel befestigten zweiarmigen
Querstrebe besteht, auf deren einem Arm eine verschiebbare Schwingmasse angeordnet
ist und deren anderer Arm zwischen zwei Richtkraftfedern schwingt. Die Richtkraftfedern
können bei dieser Ausgestaltung gleichzeitig zur Einstellung des Ankers in seine
Mittellage verwendet werden, wodurch sie ein zusätzliches, mit dem Anker zu kuppelndes,
seine Eigenfrequenz beeinflussendes Federsystem ersetzen. Es ist nur eine Verschiebung
der Schwingmasse erforderlich, um die jeweils gewünschte Eigenfrequenz des Systems
einzustellen.
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Ein Klappern des Ankers in seinem Lager bei Beeinflussung durch einen
nicht in seinem Resonanzbereich liegenden Wechselstrom wird gemäß einer anderen
Ausgestaltung der Erfindung in einfacher Weise dadurch verhindert, daß die Drehachse
des Ankers von einer Blattfeder gebildet wird, an welcher der Anker fest gelagert
ist. Damit dient diese Blattfeder gleichzeitig als Befestigung und Führung für den
Anker und als Richtkraftfeder.
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Für die Empfindlichkeit des Antriebssystems ist es von besonderer
Bedeutung, den Streufluß zwischen den Polen der jeweiligen Polpaare herabzusetzen.
Dies wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Polenden
der Polpaare des Antriebssystems derart abgebogen sind, daß sich der Abstand der
Polenden jedes Polpaares zu ihren Polflächen hin vergrößert.
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Wird der Gegenstand der Erfindung für einen Resonanzwecker verwendet,
so können etwaige von dem an die Glockenschalen anschlagenden Klöppel ausgehende
Störungen der Systemschwingungen auf ein Mindestmaß dadurch herabgesetzt werden,
daß das Antriebssystem einen Klöppel aufweist, der in an sich bekannter Weise über
einen elastischen Stiel mit dem Ankerträgerbügel bzw. mit dem Anker verbunden ist.
Mit diesem elastischen Stiel wird außerdem erreicht, daß das Antriebssystem nicht
um den vollen Weg des Klöppels zwischen den Glockenschalen zu pendeln braucht, sondern,
wie das bei Weckern an sich bekannt ist, schon vor Berührung des Klöppels mit der
jeweiligen Schale in die gegenläufige Richtung eintreten kann, wobei der Klöppel
dann vermöge seiner Trägheit noch bis zum Anschlag an die Glockenschale weiter schwingt.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Der als mechanisches Vierpolsystem ausgebildete elektromagnetische
Antrieb des Weckers besteht aus der Spule 1 und den mit ihren Enden aus dem Spulenkörper
herausragenden Weicheisenstücken 2 mit einem diese Enden polarisierenden permanenten
Magneten im Innern des Spulenkörpers. Der durch diesen Antrieb zu beeinflussende
Anker 3 besteht aus einem als Flachstab ausgebildeten Weicheisenstück und ist über
einen in der Mitte des Ankers senkrecht dazu angreifenden Ankerträgerbügel 4 auf
einer vertikal angeordneten Drehachse 5 schwenkbar gelagert. An den Enden des Ankers
3 befinden sich senkrecht abstehende Ankerlappen 6 und 7, die z. B. durch Abbiegen
der Enden des als Flachstab ausgebildeten Ankers entstehen. Der Anker und die Ankerlappen
greifen bügelartig über die Spule und deren Polenden, so daß die Ankerlapen 6 und
7 je einem Polpaarende gegenüberliegen. Bei Schwenkung des Ankerträgerbügels 4 bzw.
des Ankers 3 um die Drehachse 5 führen die Ankerlappen vor den Polenden kreisförmige
Bewegungen aus und können bei beliebig großen Auslenkungen frei an den Polenden
vorbeischwingen. Zweckmäßig sind die Polenden und die Ankerlappen dieser Bewegung
so angepaßt, daß in jeder Stellung ein möglichst kleiner Luftspalt zwischen Polenden
und Ankerlappen auftritt. Außerdem ist es vorteilhaft, die Polenden jedes der beiden
Polpaare zur Verringerung des magnetischen Streuflusses zwischen den Polenden derart
nach außen abzubiegen, daß sich ihr Abstand zum Polende hin vergrößert.
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In der dargestellten Ausführung ist das elektromagnetische Antriebssystem
mit einem mechanischen Resonanzsystem kombiniert. Die bei Resonanzerscheinungen
auftretenden Schwingungsweiten können vom Anker unbehindert durchgeführt werden.
Der Anker 3 ist über den Ankerträgerbüge14 starr mit einem mechanischen Schwingsystem
verbunden, das aus einer zweiarmigen Querstrebe $ und einer auf einem Arm, der Querstrebe
verschiebbar angeordneten Schwingmasse 9 besteht, wobei das Ende des anderen Armes
zwischen zwei Richtkraftfedern 10 schwingt. Die verschiebbar angeordnete Schwingmasse
9 dient dabei der genauen Abstimmung des Schwingssystem auf eine bestimmte Resonanzfrequenz.
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Tritt der Resonanzfall nicht ein, d. h., gelangt eine Ruffrequenz
an den Wecker, die einem anderen Teilnehmer zugeordnet ist, dürfen die Glocken 13
nicht angeschlagen werden. Ein in solchen Fällen wegen des unvermeidlichen Spiels
in der Ankerlagerung auftretendes störendes Klappergeräusch kann dadurch restlos
vermieden werden, daß zur Lagerung und Führung des Ankers eine gleichzeitig als
Richtkraftfeder wirkende Blattfeder verwendet wird. Diese Ausführung bringt außerdem
durch den Fortfall der Lagerachse 5 und der beiden Richtkraftfedern 10 eine vorteilhafte
Vereinfachung des Systems.
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Um die Resonanzschwingung bei der Betätigung der Glocken 13 über den
Klöppel 11 nicht zu stark zu dämpfen, erfolgt das Anschlagen der Glocke nicht über
eine starre Verbindung zwischen Querstrebe bzw. Schwingmasse, sondern über einen
elastisch ausgebildeten Stiel 12, der in Drehpunktsnähe mit dem Ankerträgerbügel
befestigt ist.