DE1613072B2 - Elektrischer Schwingankermotor - Google Patents

Description

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Augenblick des Anlaufs des Motors bzw. beim jewei- zwischen dem Rotor 6 und den Weicheisenpolschulisen Durchgang des Rotors durch seine Ruhelage hen 5 etwa 1,5 mm betragen, so daß die Konstruktion wird entsprechend herabgesetzt. Wenn sich der Ro- bzw. die Montage des Motors keine Schwierigkeiten tor so weit gedreht hat, daß seine beiden Pole den bereitet und selbst durch den Rotor angezogene meeisentlichen Ständerpolbereichen gegenüberliegen, 5 tallische Verunreinigungen die Funktion des Motors dann verringert sich die die Polbleche durchsetzende praktisch nicht beeinträchtigen.
Flußdichte entsprechend, wobei jedoch eine ausrei- F i g. 3 zeigt die Drehmomentkurve A eines bechende Ständermagnetisierung erhalten und der re- kannten Schwingankermotors, der einen üblichen sultierende Drehmomentabfall nur verhältnismäßig metallischen Dauermagneten als Rotor, keine Weichgering bleibt. Es läßt sich unter optimalen Bedingun- io eisen-Ständerpolschuhe und einen Luftspalt von gen sogar erreichen, daß die Drehmomentkurve in- etwa 0,2 bis 0,3 mm hatte. Die Kurve B ist die Drehnerhalb des Auslenkwinkels des Läufers fast waage- momentkennlinie eines Schwingankermotors nach recht verläuft. der Erfindung, bei welchem der Luftspalt etwa

Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, daß 1,5mm betrug. In Fig.3 ist das statisch gemessene der Luftspalt verhältnismäßig groß, in einem prakti- 15 Motordrehmoment C in 10² · gr als Funktion des sehen Anwendungsfall beispielsweise etwa 1,5 mm, Auslenkungswinkels α des Rotors 6 bzw. als Funkzu wählen ist, so daß auch die Konstruktion eines tion der Schwingungsamplitude des Rotors aufgetraderartigen Motors wesentlich erleichtert wird. Die gen. Der Winkel0 entspricht der in Fig.2 dargeeinfache Anbringung von Weicheisenpolschuhen an stellten Ruhelage des Rotors 6. Die Messung der den Innenflächen der Ständerpole bedeutet praktisch 20 Drehmomentkennlinien erfolgte derart, daß die keine Kostenerhöhung, da, wie erwähnt, an den Ro- Ständerwicklung 1 des Motors mit Gleichstrom getorpolen befestigte Weicheisenpolschuhe aus anderen speist wurde, dessen Stärke etwa der wirksamen Gründen bereits in bekannten Schwingankermotoren Stromstärke entspricht, die von dem normal laufenüblich sind. den Motor bei einer Erregung mit einphasigem

Die Breite des Luftspalts kann in an sich bekann- 25 Wechselstrom aufgenommen wird,

ter Weise über den gesamten Umfang der Polschuhe Während das Drehmoment C gemäß der Kurve A

konstant sein, oder aber der Luftspalt ist im Bereich innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Winkelbe-

der Polschuhenden kleiner als im mittleren Bereich reichs zwischen O und ± 12° stark abfällt und be-

der Polschuhe. reits bei einem Auslenkwinkel von etwa 45° prak-

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an 30 tisch verschwindet, weist die Drehmomentkennlinie B

einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt bei einem Schwingankermotor nach der Erfindung

F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht eines ein wesentlich verringertes Maximum und einen we-

Schwingankermotors nach der Erfindung, teilweise sentlich flacheren Abfall mit steigenden Winkeln auf;

im Schnitt, bei einem Auslenkwinkel von etwa 45° nimmt der

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II nach 35 Wert des Drehmoments C gegenüber seinem Maxi-

F i g. 1 und mum bei 0° nur um etwa 40 °/o ab. Der Auslenkwin-

F i g. 3 die Drehmomentkurve A eines bekannten kel des Rotors beim Motor nach der Erfindung hängt

Schwingankermotors und im Vergleich dazu die direkt von der Länge der den Rotor umgebenden

Drehmomentkurve B eines Schwingankermotors nach Ständerpolschuhe ab und kann daher ziemlich genau

der Erfindung. 4° festgelegt werden.

Nach den F i g. 1 und 2 besteht der Ständer des Die starke Verringerung des Drehmomentmaxi-Schwingankermotors aus zwei parallelen, diametral mums in der Ruhelage des Rotors wird beim Motor gegenüberliegenden wicklungslosen Polschäften 2 nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Weich- und 3, die den Rotor 6 umfassende Pole mit zylin- eisenpolschuhe 5 in der Ruhelage des Rotors maxidrischen Innenflächen haben und nach der einen 45 mal gesättigt sind; wenn sich der Rotor aus seiner Seite über den Bereich des Rotors hinaus verlängert Ruhelage herausdreht, dann verringert sich die die sind und durch ein die Ständerwicklung 2 mit den Polbleche durchsetzende Flußdichte entsprechend, so Anschlüssen 2 α und 2 b tragendes, aus Lamellen zu- daß der Abfall des Drehmoments mit steigendem sammengesetztes Querjoch 1 miteinander verbunden Auslenkungswinkel nur gering ist. Unter optimalen sind. Der zylindrische Rotor 6 besteht aus einem 50 Bedingungen kann man erreichen, daß das Drehmostark anisotropen Ferrit, hat diametral gegenüberlie- ment beim größten Auslenkungswinkel des Rotors gende PoleiV undS (Fig. 2) und sitzt auf einer nur um etwa 20°/o gegenüber dem maximalen Dreh-Welle 7, die in einer Mittelöffnung des Rotors, bei- moment in der Ruhelage des Rotors abfällt,
spielsweise durch Verkleben, befestigt und in einer Der verhältnismäßig große Luftspalt, der beim auf der dem Ständer abgewandten Seite des Rotors 55 Motor nach der Erfindung verwendet werden kann, in einem Träger 9 angeordneten Lagerhülse 8 dreh- bringt außerdem noch den Vorteil mit sich, daß gebar gelagert ist. wisse Asymmetrien des Luftspalts praktisch nur ver-

An den Innenflächen der Ständerpolschäfte 3 nachlässigbare Einflüsse auf die Symmetrie der und 4 sind gekrümmte, den Rotor 6 konzentrisch um- Drehmomentkennlinie haben; dagegen wirken sich gebende Weicheisenpolschuhe 5 befestigt, die aus 60 bei bekannten Schwingankermotoren Unregelmäßigdünnen Blechen von beispielsweise 1 mm Dicke be- keiten des Luftspaltes in mehr oder weniger großen stehen, derart, daß die die Ständerpolschäfte 3 und 4 Asymmetrien der Drehmomentkennlinie auf, was überragenden Abschnitte dieser Bleche im Ruhezu- sehr nachteilig sein kann.

stand des Rotors 6 in magnetische Sättigung überge- Beim Motor nach der Erfindung kann die Breite

hen. Im Ruhezustand des Rotors 6 liegt, wie in 65 des Luftspaltes auf der gesamten Länge der PoI-

F i g. 2 gezeigt, die magnetische Rotorachse senk- bleche 5 konstant sein, oder aber man macht den

recht zur radialen Symmetrieachse des Ständers. Im Luftspalt im Bereich der Polschuhenden kleiner als

betrachteten Ausführungsbeispiel kann der Luftspalt im mittleren Bereich der Polschuhe.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Dauermagnetrotors befestigt und dienen dazu, um Patentansprüche: !. !bei Verwendung eines üblichen metallischen Dauer- magnetrotors ein hinreichendes Anlaufdrehmoment

1. Elektrischer Schwingankermotor mit einem zu erzielen, da ja in der Ruhestellung des Rotors des-Dauermagnetrotor und mit einem Ständer aus 5 sen Dauermagnetpole gerade auf die Lücken zwizwei parallelen, diametral gegenüberliegenden sehen den Ständerpolen gerichtet sind. Ferner ist wicklungslosen Polschäften, die den Rotor um- diese Maßnahme aus konstruktiven Gründen deshalb fassende Pole mit zylindrischen Innenflächen ha- notwendig, weil der effektive Luftspalt derartiger ben und nach der einen Seite über den Bereich Motoren zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades des Rotors hinaus verlängert sind und durch ein io möglichst klein, beispielsweise 0,1 bis 0,3 mm, gedie Ständerwicklung tragendes Querjoch mitein- wählt werden muß, was erhebliche konstruktive ander vertrunden sind, wobei in der Ruhelage des Schwierigkeiten bereitet, wenn man den Rotor selber Rotors die magnetische Rotorachse senkrecht zur in bezug auf die Abmessungen der Ständerpole derradialen Symmetrieachse des Ständers liegt, unter art genau bearbeiten müßte. Daher trägt die beVerwendung von. Weicheisenpolschuhen, d a - 15 kannte Maßnahme, Weicheisenpolschuhe an den Podurch gekennzeichnet, daß die Weichei- len des Dauermagnetrotors zu befestigen, praktisch senpolschuhe (5). an den Innenflächen der nicht viel dazu bei, um die Drehmomentkurve flacher Ständerpolschäfte' (3,4) befestigte, gekrümmte zu machen.

Bleche sind, deren die Ständerpolschäfte (3,4) Auf dem Gebiet der elektrischen Meßgeräte ist es

überragenden Abschnitte im Ruhezustand des 20 ebenfalls bekannt, bei einem Kernmagnetsystem

Rotors (6 in Fi g. 2) in magnetische Sättigung Weicheisenpolschuhe an den Magneten vorzusehen,

übergehen, und daß der Rotor (6) aus einem an um eine möglichst lineare Auslenkung als Funktion

sich bekannten stark anisotropen Ferrit besteht. des zu messenden Stromes, also eine möglichst Ii-

2. Schwingankermotor nach Anspruch 1, da- neare Anzeige des Instruments, zu erhalten. Andererdurch gekennzeichnet, daß die Breite des Luft- 25 seits ist es, ebenfalls zur Erzielung einer linearen Anspalts in an sich bekannter Weise über den ge- zeige, bei einem bekannten Drehmagnetinstrument samten Umfang der Polschuhe (5) konstant ist. bekannt, die Ständerpole selber zylindrisch ge-

3. Schwingankermotor nach Anspruch 1, da- krümmt auszubilden, so daß sie den zylindrischen durch gekennzeichnet, daß der Luftspalt im Be- Dauermagneten weitgehend umgreifen.

reich der Polschuhenden kleiner als im mittleren 30 Ferner sind die Anwendung anisotroper Ferrite

Bereich der Polschuhe (5) ist. und deren vorteilhafte Eigenschaften für viele

Zwecke bekannt, ohne daß jedoch bisher eine Maß-

nähme vorgeschlagen worden wäre, mit HiKe eines

derartigen anisotropen Ferrits als Rotor die Drehmo-

35 mentkurve eines elektrischen Schwingankermotors

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen möglichst flach auszubilden; die bei einem anisotro-Schwingankermotor mit einem Dauermagnetrotor pen Ferrit zur Verfügung stehende höhere magneti- und mit einem Ständer aus zwei parallelen, diametral sehe Energie erlaubt, verglichen mit üblichen Metallgegenüberliegenden wicklungslosen Polschäften, die dauermagneten, das Drehmoment zu erhöhen bzw. den Rotor umfassende Pole mit zylindrischen Innen- 40 einen größeren Luftspalt vorzusehen, wodurch jeflächen haben und nach der einen Seite über den Be- doch die Form der Drehmomentkurve noch nicht reich des Rotors hinaus verlängert sind und durch wesentlich beeinflußt wird.

ein die Ständerwicklung tragendes Querjoch mitein- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

ander verbunden sind, wobei in der Ruhelage die einem elektrischen Schwingankermotor der eingangs

magnetische Rotorachse senkrecht zur radialen Sym- 45 beschriebenen Art die Drehmomentkurve innerhalb

metrieachse des Ständers liegt, unter Verwendung des Auslenkungsbereichs des Rotors möglichst flach

von Weicheisenpolschühen. zu machen, so daß das Motordrehmoment mit zu-

Ein derartiger Schwingankermotor ist als An- nehmender Auslenkung des Rotors nur unwesentlich

triebsmotor für eine elektrische Zahnbürste bekannt, abnimmt.

in welcher der Zahnbürstenstiel lösbar mit dem Ro- 50 Zur Lösung dieser Aufgabe ist der elektrische tor gekuppelt werden kann, so daß die Zahnbürste Schwingankermotor nach der Erfindung dadurch gewährend des Betriebs eine oszillierende Schwingbe- kennzeichnet, daß die Weicheisenpolschuhe an den wegung um die Stielachse ausführt. Das auf den Ro- Innenflächen der Ständerpolschäfte befestigte, getor ausgeübte Drehmoment ist in der Ruhelage des krümmte Bleche sind, deren die Ständerpolschäfte Rotors am größten und fällt mit zunehmender Aus- 55 überragenden Abschnitte im Ruhezustand des Rotors lenkung des Rotors verhältnismäßig rasch ab. in magnetische Sättigung übergehen, und daß der Bekannte Schwingankermotoren haben daher bei- Rotor aus einem an sich bekannten stark anisotropen spielsweise eine Drehmomentkurve, wie sie in F i g. 3 Ferrit besteht,
durch die Kurve A veranschaulicht ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das in der Ru-

Es ist jedoch für viele Anwendungen, insbesondere ^6o hestellung des Rotors normalerweise steile Maximum auch bei einer elektrischen Zahnbürste, wünschens- des Drehmoments infolge der dann vorhandenen mawert, daß das auf den Rotor ausgeübte Drehmoment gnetischen Sättigung stark verringert wird; in der Ruinnerhalb des gesamten Auslenkungsbereichs des Ro- helage des Rotors verläuft nämlich praktisch der getors wenigstens näherungsweise konstant ist; die Kur- samte, vom Rotor auf den Ständer übergehende mave B in F i g. 3 zeigt beispielsweise eine derartige ⁶5 gnetische Fluß durch die Seitenbereiche der Polwünschenswerte, ziemlich flache Drehmomentkurve. bleche, wodurch diese, wenn sie hinreichend dünn

Bei dem erwähnten bekannten Schwingankermotor ausgebildet sind, gesättigt werden, d. h., die resultie-

sind die Weicheisenpolschuhe auf den Polen des rende Anziehungskraft bzw. das Drehmoment im