DE1538972C3

DE1538972C3 - Elektromagnetischer Schwingantrieb

Info

Publication number: DE1538972C3
Application number: DE1538972A
Authority: DE
Inventors: John Francis Daniels; David Richard Locke
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1965-04-05
Filing date: 1966-04-01
Publication date: 1975-05-28
Also published as: AT255550B; DK118354B; GB1080728A; US3343011A; NL149958B; FR1474524A; SE315036B; BE679053A; CH457602A; DE1538972B2; NO117600B; DE1538972A1; NL6604544A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Schwingantrieb mit einem ein Magnetfeld erzeugenden Stator mit Polflächen, die vorzugsweise zentrisch zur Achse eines Schwenkzapfens angeordnet sind, auf dem schwenkbar ein unter der Einwirkung von federnden Mitteln stehender Schwinganker gelagert ist, der aus zwei Teilen besteht, von denen der eine die den Statorpolflächen zugeordneten Ankerpolflächen und der andere die Antriebsorgane für die anzutreibenden Mittel trägt.

Bekannte Schwingantriebe der vorstehenden Art werden beispielsweise als Motoren für elektrische Trockenrasiergeräte verwendet. Sie besitzen ein- oder zweiteilige Schwinganker und sind gewöhnlich in einem kleinen gedrungenen Gehäuse untergebracht, das den Scherkopf des Rasiergerätes trägt, der sich von den Antriebsarmen hin- und herbewegen läßt, wenn auf das schwingende Ankersystem magnetische und elastische Kräfte einwirken. Die bekannten Antriebe der vorstehenden Art vermögen insofern nicht voll zu befriedigen, als es bei ihnen nicht möglich ist, die Ruhelage der Ankerpolflächen unabhängig von der Ruhelage des Antriebsarmes bzw. der Antriebsarme zu verstellen. . .,-■·.„■

Der "Erfindung liegt die'Aufgabe zugrunde, den angedeuteten Mangel auszuschalten und einen elektromagnetischen Schwingantrieb zu entwickeln, der eine Veränderung der Lage der Antriebsarme zu den Ankerpolflächen gestattet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Teile des Schwingankers im Winkel zueinander verstellbar sind.

Der erfindungsgemäße Schwingantrieb bietet den Vorteil, daß er es ermöglicht, die Exzentrizität der Antriebsarme gegenüber dem anzutreibenden Messer des Scherkopfes optimal einzustellen.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten beispielhaften, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Erfindung. Es zeigt
F i g. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht

eines erfindungsgemäß gefertigten und eingestellte^ Schwingantriebs, bei dem bestimmte Teile fortgelassen und andere Teile gebrochen dargestellt sind,

F i g. 2 eine von der Rückseite in F i g. 1 betrachtete Teilansicht des Schwingantriebs gemäß F i g. 1 und

F i g. 3 einen weitere Einzelheiten des Aufbaues des Schwingantriebes veranschaulichenden Teilschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 1.

Ein Schwingantrieb der in Rede stehenden Art besitzt ein Gestell, das Teil eines Gehäuses sein kann oder aber von einem an einem Gehäuse befestigten gesonderten Teil gebildet wird. Weiterhin weist er einen ein Magnetfeld erzeugenden Teil und einen Anker auf, die beide so angebracht sind, daß der das Magnetfeld erzeugende Teil als Stator ausgebildet und eine Schwenkbewegung des Schwingankers in bezug auf das Gestell und auf den ein Magnet erzeugenden Teil möglich ist. Außerdem sind Mittel vorgesehen, die in bezug auf das Gestell so gehalten und mit dem Schwinganker so verbunden sind, daß sie eine Ausgangs- oder Ruhestellung nicht nur in bezug auf. die Polflächen des Schwingankers, sondern auch in bezug auf das feststehende Messer am Antriebsarm herbeiführen.

Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb läßt sich sie Überlappung bzw. der Überdeckungsgrad zwischen den Läuferpolflächen und den feststehenden Polflächen des Stators einstellen. Der Schwinganker besteht aus einem Ankerteil und einem vorzugsweise aus Kunstharz hergestellten Schwingteil. Diese Teile sind so angebracht, daß sie sich gegeneinander verstellen lassen.

Außerdem sind Arretierungsmittel vorhanden, um die Teile nach der Einstellung in der gewählten Lage sicher festzulegen.

Der dargestellte Schwingantrieb hat einen U-förmigen, ein Magnetfeld erzeugenden, in Lamellenbauweise ausgeführten Stator 55, um dessen Kern herum mit Wechselstrom arbeitende Erregerspulen 56 und 57 angeordnet sind. Er ist weiterhin mit einem federnd gelagerten, ebenfalls in Lamellenbauweise ausgeführten Ankerteil 61 als Teil des Schwingankers 60 ausgerüstet.

Der auf einem Lager angebrachte Schwinganker 60 kann bogenförmig ausgebildete Polflächen des Ankerteils 61 um einen Schwenkzapfen 62 relativ zu den an den Enden der Kernschenkel des Stators angeordneten,

ihnen gegenüberliegenden Polflächen schwingen lassen. Der Schwinganker 60 hat einen oder mehrere Antriebsarme 64, die an einem Schwingteil 63 angeordnet sind. Zwei Federn 71 und 72 im wesentlichen gleicher Bauart und Stärke verlaufen zwischen Federhalterungen 81 und 82 an einem Gestell 80 und Anschlägen an den einander gegenüberliegenden Seiten des Schwingteils 63 schräg nach oben und aufeinanda^ zu, um die Antriebsarme 64 in Ruhestellung zu halten und den Schwinganker im Zusammenwirken mit dem pulsierenden elektromagnetischen Feld in Schwingung zu versetzen.

In der Ausgangs- oder Ruhestellung des Schwingankers 60 bestimmen die Federn 71 und 72 die normale Ausgangslage des Ankerteils 61 und seiner in Umfangsrichtung unterteilten Polflächen gegenüber dem Stator. Die Ankerpolflächen sind hierbei gegenüber den Statorpolflächen versetzt angeordnet und überdecken diese nur teilweise. Dies läßt die zwischen den einander gegenüberliegenden Polflächen auftretende Überlappung erkennen, die auch als »Eintrittsspalt« bezeichnet werden kann. In der Ruhestellung wird auch die Ausgangslage der Antriebsarme 64 in bezug auf einen optimalen Exzentrizitätsgrad der Antriebsarme gegenüber dem entsprechenden (nicht dargestellten) Messer bestimmt. Die Exzentrizität läßt sich entweder durch die geometrische Form der Federhaltungen 81 und 82, des Gestells 80, der Federn 71 und 72 und des Schwingankers 60 erzielen und/oder durch Einstellen in der einen oder anderen Weise herstellen.

Erfindungsgemäß ist der Schwinganker in zwei Hauptteile 61 und 63 unterteilt. Dies gestattet eine Veränderung der Lage, in welcher die Teile zusammengebaut werden. Die beiden Teile lassen sich also winkelmäßig zueinander auf dem Schwenkzapfen 62 bzw. einer Buchse 70 verstellen und schwingen nach dem Einstellen als starre Einheit gemeinsam um deren Achse.

Der Ankerteil 61 ist als ein Hauptteil des Schwingankers 60 mit Hilfe von Aufhängern 66 und 68 aus verhältnismäßig hartem Blech zwischen dem nichtmagnetischen Gestell 80 und einer Stützplatte 84 angebracht. Die Aufhänger bilden miteinander übereinstimmende Haltearme mit Lageröffnungen 98 bzw. 99, in denen die Buchse 70 die Aufhänger trägt, so daß sie und der Ankerteil 61 um den Schwenkzapfen 62 schwingen können.

Die Aufhänger haben außerdem zwischen den Polen urid der Lageröffnung jeweils einen länglichen Durchbruch, wie z. B. übereinstimmende bogenförmige Schiitze 67 und 69; Sie sind weiterhin vorzugsweise mit Greiforganen versehen, die beispielsweise von Fingern 89 gebildet werden. Jeder Schlitz kann ein beliebiges geeignetes Arretierungsorgan 65 beispielsweise: in'.;., Form einer selbstschneidenden Schraube aufnehmen.■■ Das Arretierungsorgan 65 läßt sich in einem Schraubenloch 73 mit Untermaß im verformbaren Schwingteil 63 festschrauben. Auf Grund von Selbsthemmung genügt gewöhnlich ein Arretierungsorgan.

Der Schwingteil 63 besteht aus einem geeigneten leichten, nichtmagnetischen Werkstoff genügender Festigkeit. Vorzugsweise verwendet man einen Kunststoff, wie beispielsweise durch Fasern verstärktes Nylon, mit einer Zapfenlageröffnung 74, um den Schwingteil 63 auf der Buchse 70 zwischen den Aufhängern 66 und 68 ebenfalls schwenkbar anzubringen. Im Schwingteil 63 ist in der Nähe des unteren Schwingteilendes, d. h. auf der den beiden Antriebsarmen 64 entgegengesetzten Seite der Zapfenlageröffnung 74 ein Schraubenloch 73 angeordnet. Zwischen den Antriebsarmen 64 sind die einander gegenüberliegenden Seitenwände des Schwingteils 63 durch einen Steg 77 derart miteinander verbunden, daß einander gegenüberliegende Taschen bzw. Aufnahmen gebildet werden. Diese nehmen die Enden der Federn 71 und 72 an den nach außen und unten gekehrten Flächen auf, wobei sie gegen den V-förmig ausgebildeten Steg 77 anliegen, dessen Mittelebene gegenüber den Antriebsarmen 64 nach einer Seite hin winklig versetzt ist. An den Enden wirken die über an entgegengesetzten Seiten des Steges angeordnete Ansätze 87 und 88 greifenden Federn zentrierend auf den Steg 77 ein und bringen so die Arme 64 in eine außermittige Lage. '

Der Schwingteil 63 und sein¹ Steg 77 können auch anders als dargestellt ausgebildet sein. Die Federn 71 und 72 wären entsprechend anzuordnen, und zwar vorzugsweise so, daß sie nicht miteinander fluchten, sondern von irgendeinem Gestell- oder Rahmenplattenteil aus so zusammen- oder auseinanderlaufen, daß sie sich entweder nach oben oder nach unten erstrecken, um gegen den Schwingteil anzuliegen und die Schwingarme 64 in ihrer Ruhestellung in der richtigen, aus der Mitte versetzten Lage im Gleichgewicht zu halten so¹ wie den Schwinganker iii bezug auf seinen Schwenkpunkt und den Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Polflächen zu beaufschlagen.';' " ^::; ·'■ >

Das Arretierüngsorgan 65 läßt sich in jedes Ende des Schraubenloches 7S durch jeden der Schlitze 67 und 69 einführen. Um das Einstellen bei in den Schlitz 67 ein¹ geführtem Arretierungsorgan vornehmen' zu können, weist das Gestell 80 eine öffnung 83 auf Zü^: einer bestmöglichen Arretierung kann das Arretieren an beiden Enden des Schraubenloches und ah beiden Aufhängern erfolgen/- -■' ■ ■'■'■['■'■''';' '■■■'■'^: ■''■·-'"'■'■■ .:■■■'·■■■:." ■'■:■·:.

Die Buchse 70 wird drehbar auf dem Schwenkzapfen 62 gehalten, von dem ein Ende 78 im Gestell 80 gelagert ist, während das andere Ende 79 in einer Mittelöffnung der Stützplatte 84 des Gestells sitzt, die an ihren Enden öffnungen 85 und 86 aufweist, mit denen sie an Zapfen 91 und 92 befestigt werden kann, die beim Zusammenbau mit dem Schwenkzapfen 62 vernietet werden können, wobei die Buchse 70 des Schwenkzapfens zwischen dem Gestell 80 und seiner Stützplatte 84 (vgl. Fi g. 1 und¹3) angeordnet ist. ;: ^ ■ -^ . :^_;

Die symmetrische Bauweise des-Schwingankers gestattet es, den Anker bequem einzubauen- ohne daß darauf geachtet werden muß, was vorn und hinten ist. Um das Einstellen und Festlegen des Schwingankers mit Hilfe des Ärretierungsorgans 65-in* einem'der Schlitze 67 urid 69 zu erleichtern, sind jeweils eine oder beide Schlitzkanten vorzugsweise gezackt. Sie bilden Finger 89 und dazwischenliegende Kerben und verbessern so den Grad der Arretierung, indem die Finger in den Schwingteil 63 hineingebogen werden.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird der Motor bei seinem Einbau in den Rasierapparat im Innern der zusammengefügten Hälften eines Gehäuses 100 aus Kunststoff (von dem nur ein Teil dargestellt ist) eingebaut. Im Gehäuse ist das Gestell 80 in Schlitzen 101 und 102 (F i g. 1) geführt und zwischen den Gehäusehälften, die in beliebiger geeigneter Weise lösbar miteinander verbunden sind, in seiner richtigen Lage festgeklemmt.

Aus einem Ende (in F i g. 1 aus dem oberen Ende) des Gehäuses ragt ein (nicht dargestellter) Scherkopf heraus, der in beliebiger passender Weise am oberen Ende

des Gestells 80 angeordnet ist. Ein oder mehrere Scherköpfe gemäß der USA.-Patentschrift 2 793 430 können mit Hilfe eines oder mehrerer, nach oben herausstehender, mit dem Schwingteil 63 ein Stück bildender Antriebsarme 64 angetrieben werden.

Im Gehäuse 100 ist außerdem in geeigneter Weise der U-förmige Stator 55 so angeordnet, daß sich die Enden seiner beiden Schenkel n$ch oben erstrecken, wobei an ihm mehrere, nach oben und innen gerichtete Pole ausgebildet sind, um in Umfangsrichtung voneinander getrennte vorspringende Pole zu bilden, und zwar an einem Schenkel die bogenförmig ausgebildeten Polflächen 5SA und 58.0 und am anderen Schenkel die bogenförmig ausgebildeten Polflächen 59A und 59Ä

Die unteren Enden der Aufhänger 66 und 68 und die entsprechenden Enden des dazwischen angeordneten Ankerlamellenpakets, das bei 94 und 95 zwischen und mit den Aufhängern zu einer Einheit vernietet ist, weisen sich nach unten und außen erstreckende Arme auf, die mehrere in Umfangsrichtung voneinander getrennte, vorspringende Polflächen 75Λ und 75B einer Polarität und eine weitere Gruppe solcher Polflächen 76A und 76B von entgegengesetzter Polarität bilden. Diese Polflächen sind bogenförmig ausgebildet. Sie haben einen Krümmungsradius, dessen Mittelpunkt mit der Achse des Schwenkzapfens 62 zusammenfällt.

Wenn die Schenkel des Stators in ihrer richtigen Lage einwandfrei so festgelegt sind, daß die entsprechenden Gruppen der bogenförmig ausgebildeten Polflächen des Stators durch einen erforderlichen Spalt von den entsprechenden Ankerpolflächen getrennt liegen, sind alle Polflächen zu der Achse des Schwenkzapfens im wesentlichen zentriert

Beim Zusammenbau des Motors wird zunächst der Schwingteil 63 zwischen den Aufhängern 66 und 68 für den Ankerteil 6t angeordnet. Deckt sich die Zapfenlageröffnung 74 mit den in den Aufhängern vorhandenen Öffnungen, so können der Schwenkzapfen 62 und seine Buchse 70 in die Öffnung 74 eingeführt werden, um den Ankerteil 61 mit dem Schwingten 63 zusammenzustecken. Der entstehende Schwinganker 60 läßt sich mit einem ihrer stirnseitig angeordneten Aufhänger voran in das Gestell 80 einführen. In diesem Stadium liegt das Ende 78 des Schwenkzapfens 62 in einer zu diesem Zweck im Gestell 80 vorgesehenen Öffnung. Nun wird die Stützplatte über das Zapfende 79 geschoben und am Gestell 80 befestigt.

Als nächstes werden die Federn 71 und 72 so gegen die Federhalterungen 81 und 82 des Gestells 80 angelegt, daß sie sich nach innen und oben erstrecken, bis sich ihre einander gegenüberliegenden Enden an den Ansätzen 87 und 88 gegen den Schwingteil 63 abstützen. Der entstehende Axialdruck gleicht jegliches Spiel zwischen dem Schwenkzapfen 62 und seiner Buchse 70 sowie zwischen dem Ankerteil 61 und dem Schwingteil 63 aus. Dies trägt zum Aufrechterhalten eines gleichmäßigen und sehr kleinen Spalts an den Polflächen bei und führt zu einem ruhigen, geräuschlosen Arbeiten des Motors.

Bei abgeschaltetem Strom führen die auf den Steg 77 ίο einwirkenden Federn 71, 72 die Ruhe- oder Ausgangslage der Antriebsarme 64 bei dem in F i g. 1 dargestellten Versetzungsgrad herbei. Um den Schwinganker 60 und seine Polflächen 75, 76 auf die erforderliche Normalstellung in bezug auf den Schwingteil und seine Antriebsarme 64 einzustellen, wird eine passende Einspannvorrichtung verwendet, um den Schwingteil 63 mit seinem oder seinen Antriebsarmen 64 in der gewünschten versetzten Lage zu halten, während der Ankerteil 61 gedreht wird, bis eine passende Vorrichtung anzeigt, daß an den Polen die erforderliche Überlappung erreicht ist. Wenn dies erfolgt ist, wird das Arretierungsorgan 65 eingeschraubt bzw. angezogen, um die Teile 61 und 63 in dieser Stellung festzulegen. Der Ankerteil 61 kann unabhängig vom Schwingteil 63 verstellt werden. Das Einstellen der Überlappung beeitf; flußt die vorerwähnte Versetztstellung des oder der Antriebsarme nicht.

Außerdem ist es erwünscht, daß bei abgeschaltetem Strom im zusammengebauten Motor der Schwinganker mit seinem Arm und seinen Polflächen in der in F i g. 1 dargestellten Ruhestellung zu liegen kommt. Hier überlappt die Vorderkante jeder Ankerpolfläche nach dem vorerwähnten Einstellen und Anziehen des Arretierungsorgans 65 die mit ihr zusammenwirkende Polfläehe des Stators 55 geringfügig. Beispielsweise überlappt bei einem solchen Motor eine Polfläche, beispielsweise die Polfläche 75A, die ihr zugeordnete Polfläche 58Λ um etwa 0,38 bis 0,64 mm. In jedem Fall wird eine Überlappung eingestellt, die zu einer maximalen Leistung und einem maximalen Hub führt

Mit Hilfe der Erfindung lassen sich mehr als ein Rasiergerättyp unter Verwendung desselben Ankers wirtschaftlich zusammenbauen, indem letzterer mit einem von mehreren verschiedenen Schwingteilen kombiniert wird, die sich beispielsweise in der Anzahl der Scherkopfarme und/oder in ihrem Versetzungswinkel voneinander unterscheiden.

Es leuchtet ein, daß, obwohl die Erfindung an Hand

von Trockenrasiergeräten beschrieben worden ist, sie zum Antreiben von anderen, kleinen und tragbaren, elektrisch betriebenen, von Hand betätigten Geräten in gleicher Weise geeignet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Schwingantrieb mit einem ein Magnetfeld erzeugenden Stator mit Polflächen, die vorzugsweise zentrisch zur Achse eines Schwenkzapfens angeordnet - sind, auf dem schwenkbar ein unter der Einwirkung von federnden Mitteln stehender Schwinganker gelagert ist, der aus zwei Teilen besteht, von denen der eine die den Statorpolflächen zugeordneten Ankerpolflächen und der andere die Antriebsorgane für die anzutreibenden Mittel trägt,'dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (61, 63) des Schwingankers (60) im Winkel zueinander verstellbar sind.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine als Ankerteil (61) bezeichnete Teil des Schwingankers (60) mit zur Achse eines beiden Teilen gemeinsamen Schwenkzapfen (62) zentrisch angeordneten Polflächen (75A, 75B; 76/1, 76B) versehen ist, die die Statorpolflächen (58A, 58B; 59/4, 59B) in der Ruhestellung um einen bestimmten einstellbaren Betrag überlappen.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerteil (61) zwei voneinander getrennt angeordnete Haltearme (66, 68) mit öffnungen (98 bzw. 99) zur schwenkbaren Anbringung des Ankerteils auf dem Schwenkzapfen (62) besitzt und daß der als Schwingteil (63) bezeichnete zweite Teil des Schwingankers (60) auf dem Schwenkzapfen (62) zwischen den Haltearmen (66, 68) schwenkbar angeordnet ist und mindestens einer der Haltearme (66, 68) einen Schlitz (67) aufweist, der eine öffnung mit Übermaß zur Aufnahme eines auf einer Seite des Schwingteils (63) angebrachten Arretierorgans (65) bildet.

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingteil (63) auf beiden Seiten eine Aufnahme (73) für das Arretierorgän (65) aufweist und die Haltearme (66, 68) für den Ankerteil (61) symmetrisch ausgebildet sind und je einen bogenförmigen Schlitz (67) zur Aufnahme des Arretierorgans (65) aufweisen, das sich von beiden Seiten, d. h. sowohl von der einen als auch von der anderen Seite des Schwingteils (63) her anbringen läßt.