DE1613069B2 - Schwingankermotor mit einem zylindrischen permanentmagnetischen anker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingankermotor mit einem zylindrischen permanentmagnetischen Anker, dessen Welle parallel zwischen zwei Polschenkeln liegt, die beidseitig an dem die Erregerwicklung tragenden Kern angeordnet sind.

Bei bekannten Schwingankermotoren dieser Art ist die Welle des aus einem metallischen Permanentmagneten bestehenden Ankers, wie auch bei rotierenden Motoren üblich, an beiden Enden gelagert. Das bringt jedoch die Schwierigkeit mit sich, daß beim Zusammenbau der Teile des Schwingankermotors und bei dessem Montage im Motorgehäuse die beiden Wellenlager genau in Flucht miteinander justiert werden müssen, um eine erhöhte Reibung der Ankerwelle oder gar ein Verklemmen derselben zu vermeiden. Außerdem erfordert die Befestigung und Anordnung des dem Magnetkern zugewandten Wellenlagers in der Regel die Anbringung von Ausschnitten in den beiden Polschenkeln und damit eine Verringerung des Querschnitts dieser Polschenkel an diesen Stellen; dadurch wird die magnetische Sättigung an diesen Stellen stark vergrößert, was häufig eine Überdimensionierung der Erregerwicklung erforderlich macht.

Die erwähnten Schwierigkeiten fallen dann besonders ins Gewicht, wenn der Schwingankermotor zum Antrieb eines direkt an das Wechselstromnetz anzuschließenden Handgeräts zur Körperpflege, beispielsweise einer elektrischen Zahnbürste, eines Massagegeräts oder eines Rasierapparats, verwendet wird und daher einen besonders kleinen und kompakten Aufbau haben muß. Da bei der Montage die zusammenzusetzenden und in das dichtschließende Gehäuse einzubauenden Teile häufig etwas verformt werden, läßt man im allgemeinen hinsichtlich der Wellenlagerung ein gewisses Spiel zu; das kann sich jedoch einerseits nachteilig im Hinblick auf erhöhte Vibrationen und Laufgeräusche des Motors auswirken, und andererseits wird das zulässige Spiel der Welle durch die Forderung begrenzt, daß bei der Verwendung üblicher metallischer Permanentmagnete mit einer hohen Remanenz von 12 000Gauß oder mehr und einer Koerzitivkraft zwischen 550 und 750 Oersted der Luftspalt zwischen dem Anker und den Polschenkeln vergleichsweise klein, nämlich höchstens ungefähr 0,3 mm, gewählt werden muß, um eine einwandfreie Funktion des Schwingankermotors zu gewährleisten. Auch dieser bisher bei Schwingankermotoren bekannter Bauart erforderliche, sehr kleine Luftspalt, der nur geringe Toleranzen bei der Fertigung und Montage der Teile bedingt, erschwert die Herstellung solcher Motoren.

Es ist ferner bereits ein mit einer Achse und mit Polschuhen zu einem festen Körper vereinigter Dauermagnet für Klein-Stromerzeuger, insbesondere Fahrradlichtmaschinen, bekannt, bei welchem als

ίο Verbindungsmittel der einzelnen Teile eine plastische härtbare Masse, insbesondere Kunstharzpreßstoff, benutzt wird und bei welchem wahlweise die Achse nur einseitig oder aber auch beidseitig herausgeführt sein kann. Bei diesen bekannten Dauermagneten stand das Problem der Verbindung des nur schwierig spanabhebend zu bearbeitenden Magnetwerkstoffes mit der Achse im Vordergrund, nicht jedoch das Problem der Achsen- bzw. Wellenlagerung oder der Einhaltung strenger Toleranzbedingungen.

Des weiteren sind Dauermagnete aus anisotropem Ferrit in mannigfachen Ausführungen und Anwendungen bekannt, sie wurden jedoch bisher auf Schwingankermotoren der eingangs beschriebenen Art noch nicht angewendet, weil man offensichtlich dafür keine Notwendigkeit sah. Insbesondere ist ein anisotroper zylindrischer Dauermagnetkörper als Läufer für eine elektrische Maschine bekannt, welcher am Zylinderumfang mindestens vier Pole wechselnder Polarität aufweist und U-förmige Aussparungen zwischen den Polen und Abflachungen parallel zur Vorzugsrichtung an zwei einander diametral gegenüberliegende Stellen hat, was sich günstig auf die magnetischen Eigenschaften auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fertigung und Montage eines Schwingankermotors der eingangs beschriebenen Art zu vereinfachen und die mit einer exakten Ausbildung und Justierung der Wellenlager bzw. der Inkaufnahme eines gewissen Spiels der Ankerwelle zusammenhängenden Schwierigkeiten zu vermeiden.

Ausgehend von einem Schwingankermotor der eingangs beschriebenen Art ist die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der Dauermagnetanker ist einseitig auf der dem Magnetkern abgewandten Seite gelagert,

b) er besteht aus anisotropem Ferrit,

c) beidseitig zur Vorzugsrichtung weist der zylindrische Anker parallelliegende Abflachungen auf.

Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, zwei Wellenlager exakt zueinander justieren zu müssen, man kann vielmehr den Anker im einzigen Wellenlager ohne Schwierigkeiten mit geringst möglichem Spiel montieren, so daß die Laufgeräusche des Motors wesentlich herabgesetzt und gleichzeitig störende Vibrationen vermieden werden. Durch den Wegfall des zweiten Lagers kann ferner die Erregerwicklung näher am Anker angeordnet werden, und es brauchen keine Ausschnitte an den Polschenkeln zur Befestigung dieses zweiten Lagers vorgesehen zu sein, was nicht nur eine Vereinfachung der Fertigung und eine Raumeinsparung bedeutet, sondern gleichzeitig auch die magnetischen Eigenschaften des Motors verbessert. Die Verwendung eines an sich bekannter anisotropen Ferrits für den Anker erlaubt es, ohne Inkaufnahme von Nachteilen den Luftspalt zwischen Anker und Polschenkeln wesentlich größer als be:

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Verwendung eines metallischen Dauermagneten aus- rung 10 auf, deren Durchmesser etwas größer als der zubilden, also beispielsweise bei sonst gleichen Ab- Außendurchmesser der Welle 7 ist. Die Welle 7 ist messungen bzw. Dimensionierungen eines mit ihrem inneren Ende, welches diametral gegen-Schwingankermotors 1,5 mm anstatt 0,3 mm groß überliegende Abflachungen Ic aufweist, in die zenzu machen, wodurch alle mit der Einhaltung verhält- 5 trale Bohrung 10 des Ankers 9 eingesetzt und in dienismäßig strenger Luftspalttoleranzen zusammenhän- ser mittels einer in den Ringspalt zwischen Anker 9 genden Schwierigkeiten vermieden werden. Die beid- und Welle 7 eingefüllten geeigneten Kunststoffmasse seitig zur Vorzugsrichtung parallelliegenden Abfla- 11 befestigt. Die starre und drehfeste Verbindung chungen des zylindrischen Ankers machen die Orien- zwischen Anker 9 und Welle 7 wird durch die ertierung der Vorzugsrichtung offensichtlich und er- io wähnten Abflachungen Ic an der Welle7 noch verleichtem damit das Ausrichten und das Ausmessen stärkt.

der Winkelauslenkung des Ankers während der Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entfällt die Montage, ohne daß eine nachträgliche Markierung Notwendigkeit, den Anker mit einer axialen Bohrung der Vorzugsrichtung auf dem fertigen Anker erior- für die Ankerwelle versehen zu müssen, was die Herderlich wäre. Diese Ausbildung des Ankers sowie der 15 stellung des Ankers und dessen Magnetisierung erverhältnismäßig groß zu wählende Luftspalt bringen leichtert und außerdem im allgemeinen bessere mafemer noch den Vorteil mit sich, daß es nicht erfor- gnetische Eigenschaften des Ankers zu erzielen erderlich ist, eine nachträgliche Bearbeitung des An- laubt. In diesem Falle ist die Ankerwelle T, welche kerblocks durchzuführen, um etwaige Deformationen an ihrem am Anker 12 anliegenden Ende einen flaauszugleichen, die bei der Herstellung des Anker- 20 chen Kopf 70 und daran angrenzend einen Bereich blocks entstanden sein könnten. 71 mit viereckigem Querschnitt aufweist, mittels

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an eines Kunststoffüberzuges 13, der vorzugsweise aus

zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt einem Polyamid besteht, am Anker 12 befestigt, wo-

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Schwing- bei dieser Kunststoffüberzug den gesamten Ankerankermotor nach der Erfindung, welcher beispiels- 25 block und den daran anliegenden Abschnitt der weise zum Einbau in das zylindrische Gehäuse einer Welle 7' bis in Höhe des Bereichs 71 umhüllt. Die elektrischen Zahnbürste geeignet ist, Aufbringung dieses Kunststoffüberzuges kann bei-

Fig.2 den Anker des Motors nach Fig. 1 mit sei- spielsweise durch Umgießen in einer geeigneten Form

ner einseitig herausgeführten Welle, stattfinden, welche den Anker 12 und die Welle 7'

F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Ankers 30 aufnimmt,

mit einer einseitig angesetzten Welle und Wie auf F i g. 4 dargestellt, weist der Anker 12

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV nach beidseitig zur durch Doppelpfeile angedeuteten Vor-

F ig. 3. zugsrichtung der Magnetisierung parallelliegende

Nach F i g. 1 weist der Ständer des Schwinganker- Abflachungen 12 α und 12 b auf, wie sie auch der

motors zwei parallele Polschenkel 3 und 4 auf, die 35 Anker 9 im Beispiel nach den F i g. 1 und 2 hat. Um

beidseitig an dem die Erregerwicklung 2 tragenden diese Abflachungen beim Anker im Beispiel nach

Magnetkern 1 angeordnet sind. Die beiden Polschen- den F i g. 3 und 4 auch nach der Umhüllung mit

kel 3 und 4 haben an ihren freien Enden Einschnitte Kunststoff gut erkennen zu können, wird für die

3 α bzw. 4 α, in welche Ansätze 5 α einer Hülse 5 aus Kunststoffumhüllung 13 vorzugsweise ein durchsich-

Kunststoff eingreifen. Innerhalb der Hülse 5 ist ein 40 tiges oder durchscheinendes Material verwendet.

Lagerteil 6 für die Ankerwelle 7 mit an beiden Enden Die Ausbildung im Beispiel nach den F i g. 3 und 4

des Lagerteils 6 vorgesehenen Laufflächen 6 α und hat ferner den Vorteil, daß der Anker 12 durch den

6 b eingesetzt. Auf das nach F i g. 1 untere freie Ende Kunststoffüberzug 13 gegen mechanische Einwirkun-

der Welle 7 kann eine nicht dargestellte Zahnbürste gen geschützt wird und daß metallische Fremdkör-

aufgesteckt werden. Eine konisch ausgebildete Dich- 45 per, die auf der Oberfläche des Kunststoffüberzuges

tungsmanschette 8 aus elastisch verformbarem Mate- durch magnetische Anziehung festgehalten werden,

rial ist mit ihrem einen Ende in einer äußeren Ring- sehr einfach von der glatten Fläche dieses Überzuges

nut 5 b der Hülse 5 befestigt und mit ihrem anderen entfernbar sind.

äußeren Ende mittels eines gekröpften Rings 7 b an Die Verwendung eines Ankers aus einem anisotroeiner an der Ankerwelle 7 befestigten Muffe 7 α ein- 50 pen Ferrit erlaubt es, den Luftspalt zwischen dem geklemmt. Auf diese Weise wird eine wasserdichte Anker 9 und den Polschenkeln 3 und 4 (Fig. 1), Durchführung für die Ankerwelle 7 erzeugt. An der verglichen mit einem sonst etwa gleich dimensionier-HülseS kann ferner ein elektrischer Ein-Aus- ten Schwingankermotor mit einem metallischen PerSchalter für den Motor angebracht sein. manentmagneten als Anker, wesentlich größer zu

Der zylindrische Anker 9 liegt zwischen den bei- 55 machen, nämlich beispielsweise 1,5 mm anstatt 0,2

den Polschenkeln 3 und 4, besteht aus einem aniso- bis 0,3 mm groß, wobei eine vergleichbare oder sogar

tropen Ferrit und ist auf Grund der beschriebenen eine höhere Motorkraft erzielt werden kann. Infolge

Ausbildung und Lagerung der Ankerwelle 7 nur ein- dieses größeren Luftspaltes treten keine Toleranzpro-

seitig auf der dem Magnetkern 1 mit der Erreger- bleme bei der Montage des Motors auf. Auch spielt

wicklung 2 abgewandten Seite gelagert, wodurch die 60 es praktisch keine Rolle, wenn bei der Montage Me-

Teile einfach hergestellt und montiert werden kön- tallstaub durch den Anker angezogen wird, eine

nen. Schwierigkeit, die sich bei Schwingankermotoren mit

Nach F i g. 2 weist der Anker 9 eine zentrale Boh- kleinem Luftspalt sehr häufig ergibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schwingankermotor mit einem zylindrischen permanentmagnetischen Anker, dessen Welle parallel zwischen zwei Polschenkeln liegt, die beidseitig an dem die Erregerwicklung tragenden Kern angeordnet sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) der Dauermagnetanker (9; 12) ist einseitig auf der dem Magnetkern (1) abgewandten Seite gelagert,

   b) er besteht aus anisotropem Ferrit,

   c) beidseitig zur Vorzugsrichtung weist der zylindrische Anker (9; 12) parallelliegende Abflachungen (12 a, 12 b) auf.