DE1816687A1 - Elektromotor,insbesondere Vibrationsmotor - Google Patents

Description

• Elektromotor, insbesondere Vibrationsmotor Die Erfindung betrifft einen Elek-tromotor, insbesondere einen Vibrationsmotor, bestehend aus einem Elektromagneten und einem schwenkbar gelagerten Permanentmagneten, der in Abhangigkeit von den Änderungen des Magnetfeld es des Elektromagneten Schwingungen ausführt, die die Motorwelle in Drehung versetzen.
• Bei derartigen Motoren werden mittels Wechselstrom mechanische Schwingungen erzeugt. Dabei kann die Notwendigkeit bestehen, die wechselwirkende, elektrisch erzeugte Eingangskraft in ein nur in einer lUchtung wirkendes Drehmoment umzusetzten, d.h. Schwingbewegun gen in Drehbewegungen umzuwandeln. Es wurde bereits ein Motor mit einer Kupplung vorgeschlagen, die es ermöglicht, beide Phasen der wechselwirkenden Eingaiigskraft für die Erzeugung einer Drehbewegung auszunutzen. llierzu werden gleichsinnig gewickelte liupplungsklemmfedern verwendet. Dabei sind die Kenndaten des Ausgangsdrehmoments nur mittels zweier beidsei tig an einem schwingungsfähigen Mechanismus angeordneter Druckfedern veränderbar. Der mechanismus hat die Aufgabe, die Energie von Wechselstrom in Schwingbewegungen umzusetzen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem sich die Kenndaten des Ausgangsdrehmoments besser als bei dem bekannten Motor einstellen lassen.
• Gelöst wird diese Aufgabe genäss der Erfindung durch zwei auf der rotorwelle drehbar gelagerte Hülsen und zwei gegensinnig gewickelte Kupplungsklemmfedern, die je eine Ilülse und die Welle umgeben, und durch ein Hebelsystem mit verstellbarem Hub, das die Hülsen mit dem Permanentmagneten verbindet. Die Verwendung von zwei gegensinnig gewickelten Kupplungsklemmfedern ermöglicht es, beide Phasen der wechselwirkenden Eingangskraft zu deren Umwandlung in ein nur in einer Richtung wirkendes Drehmoment auszunutzen.
• Zweckmässigerweise besitzt das ilebelsystem zwei Hebelpaare. Das erste hebelpaar ist drehfest mit je einer der Hülsen, das zweite mit dem ersten und gemeinsam mit dem Permanentmagneten gelenkig verbunden.
• Der Hub des Hebelsystems lässt sich entweder dadurch verändern, dass die wirksame Länge beispielsweise des ersten Iiebelpaars verändert wird oder/und dadurch, dass der Abstand zwischen der Schwenkachse des Permanentmagneten und der gemeinsamen Gelenkachse des zweiten Hebelspaars vergrössert bzw. verkleinert wird.
• Damit lässt sich auf einfache Weise fiir die jeweilige Motorlast das Drehmoment bzw. die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle auf den erforderlichen Wert einstellen.
• ln den figuren 1 bis 4 der Zeichnungen ist der Gegonstand der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Motors mit L dem erfindungsgemässen Hebelsystem lig. 2 eine teilweise Frontansicht des Motors mit dem Hebelsystem in einer anderen Betriebsstellung als ill Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt durch das Achslager der Motorwelle längs- der Liilie 3-3 iii Fig. 1 und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Motors in auseinandergezogener Anordnung.
• Der Motor 10 gemäss der Erfindung erstellt aus einem U-förmigen Gehäuse 11 mit zwei Seitenwänden 12 und einem Verbindungssteg 13, der das Gehäuse an einem Ende abschliesst, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist. Die Vorder- und die liiickseite des Gehauses sind ollen.
• Die Innenseiten der Seitenwände 12 weisen im Bereich des offenen Endes des Gehäuses 11 Absatze auf, so dass in der Mitte der gegenüberliegenden Enden des Gehäuses Schultern 14 und 15 gebildet werden. Darüber hinaus ist auf jeder Innenseite der Seitenwände 12 eine Nut 16 bzw. 17 ausgebildet, die vom offenen Ende des Gehäuses bis zur Schulter 14 bzw. 15 verläuft. Die Nuten 16 und 17 sind so bemessen, dass die äusseren Schenkel 18 und 19 eines üblichen E-förmigen Blechkerns 20 festsitzend aufgenommen werden können. Der Kern wird in das Gehäuse vom offenen Ende her eingeschoben.
• Wie sich aus Fig. 1 und 4 ergibt, dienen die Schultern 14 und 15 als Widerlager, um eine nach innen gerichtete Verschiebung des Blechkerns zu begrenzen, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Ende des Gehäuses 11 gehalten wird. Eine übliche, auf einen Wickelkern gewickelte Spule 21 ist in dem Gehäuse auf dem mittleren Schenkel 22 des Blechkerns 20 angeordnet, vorzugsweise derart, dass kein Teil des Wickelkerns huber das innere Ende des Blechkerns vorsteht. Der Wickelkern 23 ist so bemessen, dass sich zwischen den Schenkeln 1d, 19, 22 ein spielfreier Sitz ergibt. Um den Sitz des Bleckerns 20 zu verbessern, ist in jeder Seitenwand -12 in Gewindebohrungen 65 eine Justierschraube 64 vorgesehen, wie sich aus Fig. 4 ergibt.
• Ein in iPig. 4 dargestellter L-förmiger Winkel 24, der aus einem äusseren Schenkel 25 und einem eu diesem rechtwinklig verlaufende inneren Schenkel 26 besteht, ist mit seinem äusseren Schenkel 25 mittels eines Drehzapfens 27 schwenkbar mit dem Verbindungssteg 13 des Gehäuses 11 verbunden. Der Winkel 24 kann aus Weichstahl bestehen, damit der Schenkel 26, der sich in einem der Lange des Schenkels 25 entsprechenden Abstand von dem Verbindungssteg 13 im Gehäuse 11 befindet, das Magnetfeld des Permanentmagneten 28 verstärkt. Der Permanentmagnet ist durch geeignete Mittel, wie z.B. ein Klebemittel an der Aussenseite 29 des Schenkels 26 zwischen den Seitenwänden 12 des Gehäuses 11 befestigt. Der Winkel 24 ist derart bemessen, dass, wenn der Winkel 24 wie in Fig. 1, 2 und 3 die Betriebsstellung einnimmt, die Aussenseite des Permanentmagneten 28 nahe der freiliegenden Fläche des Wickelkerns 23 liegt, die sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen in der Ebene der Schultern 14 und 15 befindet Wie sich aus Fig. 4 ergibt, ist der Magnet 28 derart vormagnetisiert, dass ein Pol nahe dem Schenkel 18 und der andere Pol nahe dem Schenkel 19 des Blechkerns 20 liegt. Die Pole sind in Fig. 4 üblicherweise mit N und S bezeichnet. Die Pole können selbstverständlich vertauscht werden. Der Permanentmagnet 28 und die Schenkel 26 sind so bemessen, dass sie im Gehäuse 11 hin- und herschwenken bzw. -schwingen können, wobei die einander entgegengesetzten Pole abwechselnd von einem Schenkel 18 und 19 des Blechkerns 20 angezogen und abgestossen werden, wenn die Spule 21 über die an eine Quelle anschliessbaren Leitungen 31 und 32, die in Fig. 1, 3 und 4 nur teilweise dargestellt sind, mit Wechselstrom gespeist werden. Ein mit einer der Seitenwände 12 des Gehäuses 11 einstückig ausgebildetes Aohslager 33 weist eine Antifriktions-bzw. Wälzlagerbuchse 34 auf, in der drehbar eine que,r zum Gehäuse 11 verlaufende Welle 35 gelagert ist. Das motorseitige Ende 36 der Welle 35 besitzt einen mittleren Teil, der im Abstand von und fluchtend mit dem Schenkel 25 des Winkels 24 angeordnet ist. Das motorseitige Ende 36 verläuft senkrecht zu einer Ebene, die durch den Schenkel 25 bestimmt wird. Zwei Hülsen 39 und 40 sind in axialem Abstand voneinander auf dem motorseitigen Ende 36 auf die Welle 35 aufgeschrumpft, so dass sie sich zwangsläufig mit der Welle 35 drehen, die wie bei 41 und 42 geriffelt sein kann, um den Sitz der Hülsen 39 und 40 zu verbessern. Auf dem motorseitigen Ende 36 der Welle 35 sind zwei gegensinnig gewickelte Kupplungsklemmfedern 37 und 38 in axialem Abstand voneinander angeordnet.
• Die einander abgewandten Endstücke 43 und 44 der Federn 37 und 38 umgeben jeweils die Hülsen 39 und 40, wie Fig. 3 zeigt. Zwischen den einander zugewandten Endstücken 50 und 51 befincßet sich ein Zwischenraum, in dem ein scherenförmiges Hebelsystem angeordnet ist, das allgemein mit 45 bezeichnet ist.
• Das Hebelsystem 45 besitzt ein erstes Hebelpaar 46 und 47, das sich vom motorseitigen Ende 36 der Welle 35 radial nach aussen erstreckt. Die zentralen Enden der Hebel 46 und 47 sind mit den gegenüberliegenden Enden zweier Hülsen 40 und 49 verbunden, wie Fig. 3 zu entnehmen ist. Die Hülsen 48 und 49 sind axial auf dem motorseitigen Ende 36 der Welle 35 drehbar gelagert. Die sich zugewandten Endstücke 50 und 51 der Kupplungsklemmfedern 37 und 38 umgeben die Hülsen 48 und 49 derart, dass letztere in Abhängigkeit von ihrer Drehrichtung von den Kupplungsklemmfedern 37 und 38 geklemmt bzw. freigegeben werden.
• Aufgrund dieser Anordnung und dem entgegengesetzten Wicklungssinn der Kupplungsklemmfedern 37 und 38 dreht sich die Feder 37 auf der Hülse 48 zusammen, wenn der Hebel 46 die Hülse 48 beispielsweise nach Fig. 1 im Uhrzeigersinn dreht. Dadurch wird die Welle 35 entsprechend in Drehung versetzt. Wenn der Hebel 46 die Hülse 48 in einer entgegengesetzten Richtung dreht, kann sich die Hülse 48 in der Feder 37 gleitend drehen, so dass das Drehmoment des Hebels 46 nicht auf die Welle 35 übertragen wird. Wenn der Hebel 47 die Hülse 49 beispielsweise in Fig. 1 im Gegenuhrzeigersiiin dreht, dreht sich letzterer gleitend in der Peder 3S, so dass die Welle 35 nicht in Drehung versetzt wird. Wenn dagegen der Hebel 47 die Hülse 49 im entgegengesetzten Sinn, z.B. im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich die Kupplungsklemmfeder 38 auf der Hülse 49 zusammen und versetzt die Welle 35 in eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn. Bei einem Wicklungssinn der Kupplungsklemmfedern 37 und 38, der dem in den Zeichnungen angegebenen und beschriebenen entgegengesetzt ist, wird die Drehrichtung der Welle 35 umgekehrt.
• Am exzentrischen Ende sind die Hebel 46 und 47 mittels Drehzapfen 54 mit den Enden eines zweiten hebelpaares 52 und 53 gelenkig verbunden. Die entgegengesetzten Enden der Hebel 52 und 53 sind mittels eines Drehzapfens 55 gelenkig verbunden. Die Teile sind so bemessen und angeordnet; dass das Hebelsystem 45 nahe dem Winkel 24 liegt, wobei die Hebel 52 und 53 in einer Ebene liegen, die in geringem Abstand parallel zum Schenkel 25 des Winkels 24 verläuft.
• Der Schenkel 25 hat eine Anzahl von in einer Linie liegenden, im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 56. In jede dieser Bohrungen kann der Zapfen 55 herausnehmbar eingeführt werden, so dass der Abstand zwischen dem Angriffspunkt des Drehmoments des Hebelsystems 45 und der Schwenkachse des Winkels 24 nach Wahl verändert werden kann. Aufgrund der vorher beschriebenen Konstruktion wird das Drehmoment des schwingenden Winlcels 24 durch das ifebelsystem 45 auf die Hülsen 48 und 49 übertragen. Die Drehgeschwindigkeit der Welle 35 ändert sich in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Zapfen 55 und 27. Entsprechend ändert sich das Ausgangsdrehmoment umgekehrt mit diesem Abstand. Wenn der Winkel 24 in Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt wird, bewegt sich der Zapfen 55 auf die Welle 35 zu und das Hebelsystem 45 nimmt, wenn man die Figuren 1 und 2 in Betracht zieht, eine flache Form an. Wenn der Winkel 24 dagegen im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, bewegt sich der Zapfen 55 von der Welle 35 weg und das Hebelsystem nimmt eine langgestreckte Form an. Dementsprechend schwenken die Arme 46 und 47 in jeder Phase der Schwingbewegung des Winkels 24 in entgegengesetzter Richtung um die Welle 35. Dies bedeutet, dass der Hebel 47 ebenfalls im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, wenn der Winkel 24 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, während der Hebel 46 im Gegenahrzeigersinn geschwankt wird. Wenn dagegen der Winkel 24 im Gegenuhr zeigersinn geschwenkt wird, wird der Hebel 47 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn, dagegen der Hebel 46 im Uhrzeigersinn geschwenkt. In gleichem Mass, in dem die Hülsen 48 und 49 im gleichen Drehsinn von der jeweili gen Feder 37 und 3d festgeklemmt werden, wird ein nur in einer Richtung wirkendes Drehmoment abwechselnd durch die Hebel 46 und 47 auf die Welle 35 übertragen, so dass beide Phasen der wechselwirkenden Eingangskraft für eine Drehbewegung der Welle 35 in Nur einer Richtung ausgenutzt werden, Die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Welle 35 können zusätzlich dadurch versellt werden, dass in jedem der Hebel 46 und 47 Bohrungen 57 vorgesehen sind Die Drehzapfen 54 sind lösbar mit den Hebeln 46 und 47 verbunden, so dass die aus seren Enden der Hebel 52 und 53 entweder mit dem exzentrischen Ende oder mit der Mitte der Hebel 46 und 47 mittels der Drehzapfen 54 gelenkig verbunden werden können, um die Kennlinie des resultierenden Ausgangçsdrehmoments zu verändern.
• Bei der zuletzt beschriebenen Anordnung ist die Drehgeschwindigkeit der Welle dem Abstand zwischen der Welle und dem Zapfen 54 umgekehrt proportional, während das Ausgangsdrehmoment sich proporitional zum Abstand ändert, Zusätzlich zur Beeinflussung der Ausgangskenndaten durch Änderung der wirksamen Länge der Hebel des Hebelsystems 45 kann die Senwingungsamplitude des Winkels 24 durch übliche Druckfedern 58 reguliert werden, die in auf einer Linie liegenden Bohrungen 59 und 61 angeordnet sind und die beidseitig am Winkel 24 anliegen. Dio Kraft der Federn 50 kann durch übliche Einstellschrauben 60 festgelegt werden.

Claims (9)

P a t e n ta a n s p r ü c h e

1. Elektromotor, insbesondere Vibrationsmotor, bestehend aus einem Elektromagneten und einem schwenkbar gelagerten Permanentmagneten, der in Abhängig keit von den Änderungen des Magnetfeldes des Elektromagneten Schwingungen ausführt, die die Motorwelle in Drehung versetzen gekennzeichnet durch zwei Üui der Motorwelle (35) drehbar gelagerte Hülsen (48, 49) und zwei gegensinnig gewickelte Kupplungsklemmfedern (37, 38), die je eine Hülse (48 bzw. 49) und die Welle (35) ungeben, und druch ein Hobelsystem (45) mit verstellbarein laub, das die Hülsen (48, 49) mit dem Permanentmagneten (28) verbindet.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das llebelsystem (45) aus einem mit je einer lltilse (48, 49) drehfest verbundenen ersten Hebelpaar (46, 47) und einem mit dem ersten Hebelpaar (46, 47) und gemeinsam mit dem Permanentmagneten (28) gelenkig verbundenen zweiten Hebelpaar (52, 53) besteht.

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge des ersten Hebelpaars (46, 47) einstellbar ist.

4. Motor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Bohrungen (57) in dem ersten Hebelpaar (46, 47) in unterschiedlichem Abstand vQn der Welle (35) zur gelenkigen Verbindung mit dem zweiten Hebelpaar (52, 53).

5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Gelenkachse des zweiten Hebelpaars (52, 53) relativ zur Schwenkachse des Permanentmagneten (28) verstellbar ist.

@. Motor nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Bohrungen (50) im Permanentmagneten (28) in unterschiedliciiem Abstand von der Schwenkachse des Permanentmagneten (28) zur gelenkigen Verbindung mit dem zeiten ilebelpaar (52,53).

7. rotor nach einem der Anspruche 1 bis G, dadurch gekennzeichnet, dass dor Permanentmagnet (28) an einem schwenkbaren Winkel (24) befestigt ist.

8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Amplitudenbegrenzer des Permanentmagneten (28).

9. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenbegrenzer aus Druckfedern (58) bestehen, deroii Federkraft mittels Einstellschrauben (60) festlegbar ist und die in den Seitenwänden (12) des Gehäuses (11) in Bohrungen (59,61) angeordnet sind.

L e e r s e i t e