DE1890663U - Elektromagnetischer schwingmotor. - Google Patents

Description

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»Β. ING. W. WTJESTHOW
DIPIi. IXG. O. PULS
DB.E. ν.ΡΕί'-Ι M ANN

patentANwir-TB L 32 558/21d G-m

MÜNCHEN 9 1A-26 500

3. März 1964

Beschreibung

zu der Gebrauchsmusteranmeldung

Binder Magnete K.G-. Villingen / Schwarzwald

betreffend
Elektromagnetiseher Sohwingmotor.

Es sind Synchronschwinger bzw. -Schwingmotore für Wechselstrom-Hetzbetrieb bekannt, die mit permanentmagnetischer Vormagnetisierung arbeiten und dadurch ohne Zuhilfenahme von Gleichrichtern in der Grundfrequenz des Metzwechselstromes-laufen. Die bekannteste Ausführung ist das dynamische System, bei dem eine Wechselstrom durchflossene Spule in einem ringförmigen, stark magnetisieren Luftspalt schwingt (s. auch Lautsprecher) oder auch eine Drehspule, die in entsprechenden Segmentluftspalten drehschwingt. Diese Anordnungen sind für höhere Leistungen sehr aufwendig und zeigen Schwierigkeiten in der Stromzuführung zu den schwingenden Teilen.

Es gibt zu diesem Prinzip eine Umkehrung, "bei der Spulen und Statoreisenteile ringförmig angeordnet sind, wobei innerhalb dieser Statorteile scheiben- oder ringscheibenförmige P-Magnete mit entsprechenden Polblechen linear schwingend angeordnet sind, die sich unter der Einwirkung der Wechselfelder hin und her bewegen. Diese Anordnung läßt sich nur bis zu recht geringen Größen verwirklichen, weil sich die Statoreisenteile nicht in lameliierten Paketen anordnen lassen und weil die schwingenden Massen zu groß werden.

Es sind auch bereits elektromagnetische Schwing— motoren bekannt, die eine oder mehrere Wechselstromsteuerspulen sowie eine Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen G-leichflusses umfassen und bei denen ein als magnetische Brücke ausgebildeter Anker mit entsprechenden Schubpolen zusammenwirkt. Diese bekannten Schwingmotoren arbeiten nach dem Prinzip der magnetischen Weiche, nach welchem der magnetische G-leichfluß durch die Wechselstromsteuerspulen im Rythmus des Wechselstromes gesteuert wird. Bei den bekannten Schwingmotoren dieser Art ist jedoch als Einrichtung zum Erzeugen des magnetischen G-leichflusses ein gleichstromerregter Magnet vorgesehen, so daß hierfür stets eine gesonderte Gleichstromquelle erforderlich ist.

Um diese Nachteile der bekannten Schwingmotoren zu vermeiden, schlägt die Neuerung vor, als Einrichtung zum Erzeugen des magnetischen Gleichflusses einen oder mehrere Permanentmagnete vorzusehen. Dabei hat es sich als

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vorteilhaft erwiesen, wenn die Permanentmagnete zusammen mit den Wechselstromsteuerspulen sowie deren Bisenkernen auf der ruhenden Seite angeordnet werden und der allein die Schwingbewegung ausführende Anker nur einen geringen Teil der ganzen Eisenmasse ausmacht, insbesondere nur ein Viertel his ein Zwölftel dieser Eisenmasse.

Mit diesem erfindungsgemäßen Schwingmotor kann eine sehr große Kraftwirkung erzeugt werden, so daß Federn nur noch mit untergeordneten Beanspruchungen am Schwingvorgang beteiligt zu sein brauchen.

Die Neuerung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

IPig. 1 zeigt einen Schwingmotor im Längsschnitt. Zwei Ringspulen 1 und 2 umschließen mit einem Permanent-Ringmagneten 3 gemeinsam den in axialer Richtung beweglich gelagerten Massivkernanker 4. Zwei Leitscheiben 5 und 6 aus magnetisch gut leitendem Werkstoff schließen nach der einen Seite hin den Ringmagneten 3 ein, während sie nach der anderen Seite mit (fei Spulen in. Berührung stehen. Die Leitscheibe 5 ist mit dem G-ehäusering 7 und dieser wieder mit den äußeren Ringpolen 8 und 9 verbunden. Der den Anker ständig überdeckende, mantelförmig ausgebildete Innenpol wird durch die Leitscheibe 6 gebildet. Die Leitscheiben begünstigen den magnetischen Fluß von den meist verwendeten Oxydmagneten und den anliegenden Ringspulen zu den Ringpolen

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■und gleichen die im Verhältnis 1:4 · . · 1:8 stehenden Unterschiede zwischen Magnet- und Ringpolquerschnitten aus. Im stromlosen Zustand verharrt der in den Lagerschalen 10 und 11 geführte Anker, gestützt durch die "beiden Federn 12 und 13 in der gezeigten Ruhelage. Beim Erregen der in Serie geschalteten Spulen 1 und 2 mit Wechselstrom "bewirkt der daraus resultierende magnetische Fluß in der ersten Halbwelle ein Anziehen des Ankers nach der . einen Richtung hin. Durch die gewählte Anordnung von Spulen und Hagnet, die als eine Art magnetische Weiche angesehen werden kann, erfolgt in der nächsten Halbwelle eine Flußumleitung so, daß der Anker nach der anderen Seite hin angezogen wird.

Eine andere Ausführung eines Schwingmotors zeigt Fig. 2, Hier ist nur eine Ringspule mit einem Permanent-Ringmagneten innerhalb des Gehäuseringes 14, der aus unmagnetischem Werkstoff "besteht, untergebracht. Sternartig angeordnete Blechpakete 15 aus einem U—Schnitt umschließen mit ihren beiden Schenkeln die Spule 1. Der auf dem Führungsbölζen 16 axial frei bewegliche Anker 17 stellt den Polen der Blechpatefce 15 unmittelbar gegenüber und somit in direktem Schubeingriff zu diesen. Eine Leitscheibe 5 aus magnetisch gut leitendem Material begünstigt den Übergang der Feldlinien aus bzw. in die einzelnen Querschnitte der Polbleche.

Die Anordnung der zu mehreren BlechpaMen 15 geschichteten Polbleche zeigt die Seitenansicht in Fig. 3.

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Ähnlich im Aufbau ist der in Pig. 4 dargestellte Schwingmotor. Er ist unter Beibehalten der in Blechpaket eingebetteten Ringspule 1 mit zwei Permanent-Ringmagneten 3 und 18 aufgebaut, die an den Blechpaketschenkeln unter Zwischenschaltung je einer Leitscheibe 5 und 6 anliegen. Das Gehäuse wird durch einen Mantel 7 aus unmagnetischem Werkstoff oder einer Vergußmasse sowie aus den beiden Gehäuseflanschen 19 und 20 gebildet. Gleichzeitig stellen die Gehäuseflanschen 19 und 20 die Verbindung für den Magnetfluß zwischen den Permanent-Ringmagneten 3 und 18 und dem die Brücke bildenden Führungsbölζen 1β dar, den der darauf bewegliche Ringanker 17 als Lagerung umschließt. Durch die Anordnung von Permanent-Magnet und Erregerspulen wird wieder die magnetische Weichenschaltung für den Magnetfluß erreicht, wobei der Ringanker 17 in direktem Schubeingriff zu den Polschenkeln der Blechpakete 15 steht.

Der in Pig. 5 dargestellte Schwingmotor ist eine Doppelausführung mit zwei in Sternanordnung gebrachten Reihen von Blechpaketen 15 und 21 aus einem U-Schnitt mit je einer innerhalb der Schenkel liegenden ringförmigen Erregerspule 1 und 2. Zwischen den beiden Blechpaketen, unter Zwischenschaltung der Leitscheiben 5 und 6 befindet sich der Permanent-Ringmagnet 3. Auf dem Führungsbolzen 16 ist der Doppelanker gelagert. Er steht mit seinen beiden Hälften im Schubeingriff zu den darüber befindlichen Polen der Blechpakete.

O - β -

Einen zur besseren Überleitung des magnetischen llusses von den Permanent-Magneten in die Statore und zum Ausgleich der Querschnittsunterschiede zwischen diesen verwendeten Leitscheiben ist in Pig. 6 dargestellt. Die Leitscheibe ist abwechselnd mit Schlitzen 22 versehen, die sowohl vom Mittelpunkt nach außen als auch von der Peripherie gegen das Zentrum hin verlaufen und dabei in ihrer Länge übergreifen. Das hat zur Folge, daß der darin entstehende Größtanteil an Wirbelstrom durch die Luftspalte geringster Breite in seiner Wirkung stark vermindert wird.

Die in !Fig. .7 dargestellte Kalottenlagerung für Schwingmotore nach Fig. 1 und 8 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, der eigentlichen Kalotte 23 und der Kugelschale 24j in der die Kalotte frei beweglich liegt. Diese .Anordnung gestattet der axial schwingenden Ankerachse 25 eine automatische Einstellung in Fluehtrichtung, wodurch die normalerweise auftretende Ankerlagerreibung ganz erheblich vermindert wird. Die Kalotten werden durch die Arbeitsfedern in kraftschlüssiger Anlage gehalten.

Einen ebenfalls in einer Ebene arbeitenden Schwingmotor zeigt Pig. 8. Als getrennte Statorteile ist einseitig ein E-Blechpaket 26 mit der Wechselstromsteuerspule 27 auf dem Mittelschenkel anderseitig ein P-M^iet 30 vorgesehen, wobei die Polenden des P-Magneten stark vergrößerte Polflächen aufweisen und die Querschnittsunterschiede durch die L-eifcplatten 5 und 6 ausgeglichen werden.

ZwIsehen den beiden Statorteilen führt der aus Dynamoblechen aufgebaute Anker 28 seine gradlinige Schwingbewegung in Pfeilrichtung aus. Ein Zwischenstück 29 aus nicht magnetischem Werkstoff verhindert dabei einen direkten Kurzschluß des P-Magneten, stellt aber mechanisch die Verbindung der Ankersegmente her.

In fig. 9 ist der grundsätzliche Aufbau des in Fig. 8 erläuterten Systems beibehalten worden, lediglich der Anker 28 ist in einem Punkt M als Lagerstelle aufgehängt und führt somit seine Schwingbewegung auf einem Kreisbogen um M aus (Siehe Pfeilrichtung).

Besonders die nach Pig. 8 und 9 ausgeführten Schwingmotore zeichnen sich besonders durch ihren einfachen Aufbau aus, wobei die als Blechpakete ausgebildeten Statore und Anker in nur sehr geringem Maße die Bildung von Wirbelstrombahnen ermöglichen und die bewegten Massen (Anker) äußerst klein sind.

Diese entscheidenden Merkmale bewirken auch die hohe Güte und den beachtlichen Wirkungsgrad, der erstmalig an den von Motoren gleicher Größe heranreicht.

Schutzansprüche

Claims (1)

1. BR. ING. F. WUESTHOTW Π A. 161479*-^ ^

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   MÜNCHEN 9

   1 32 558/21d Gm 1G-26 500

   3. März 1964

   Schutzansprüche

   1. Elektromagnetischer Sclrwingmotor mit einer oder mehreren Wechselströmsteuerspulen, einer Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen G-leichflusses sowie einem mit Schubpolen zusammenwirkenden, als magnetische Brücke ausgebildeten Schwinganker, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Gleichflusses durch einen oder mehrere Permanentmagnete gebildet ist.

   2. Schwingmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Permanentmagnete zusammen mit den Wechselstromsteuerspulen samt Eisenkernen auf der ruhenden Statorseite angeordnet sind und der allein die Schwingbewegung ausführende .Anker nur einen geringen Seil, insbesondere .ein Achtel bis ein Zwölftel der ganzen Eisenmasse ausmacht.

   3. Schwingmotor: nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine ringförmige Steuerspule sowie zwei ringförmige Permanentmagnete in einem schalenförmigen Stator, vor deren gemeinsamen Polschenkeln unmittelbar der Anker angeordnet ist .

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   4· Schwingmotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zwischen zwei ringförmigen Steuerspulen angeordneten ringförmigen Permanentmagneten.

   5. Schwingmotor nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Permanent-

   vmagneten und ein Statorteil mit einer ringförmigen Steuerspule.

   6. Schwingmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schubpole durch U-förmige Blechpakete in Sternanordnung mit nach innen gerichteten Polen gebildet sind und eine oder mehrere Ringspulen die U-förmigen Blechpakete gemeinsam ausfüllen.

   7. Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker axial hin und her beweglich gelagert ist.

   8. Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuerspule mit einem Polschenkelkern von Ε-Schnitt sowie einen diesen Polschenkeln gegenüberliegenden Permanentmagneten -und einen zwischen diesen Polen geradlinig hin und her schwingenden Doppelanker.

   9. Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Anker längs eines Kreisbogens schwingbar gelagert ist.

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   10. Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 9? dadurch gekennzeichnet , daß die Permanentmagnete Oxydmagnete, insbesondere axial magnetisierte Oxydmagnete, sind.

   11. Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Permanentmagnete axial oder radial magnetisierte G-ußmagnete sind.

   12. Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß zum Ausgleich der Querschnittsunterschiede zwischen den Polschenkeln und den Permanentmagneten zwischen Stator und Permanentmagnete Leitbleche angebracht sind.

   13. Schwingmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitbleche mit Schlitzen versehen sind.

   14- Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Lagerbuchsen des Ankers als Kalotten ausgebildet sind, die sich in Kugelschalen bewegen.

   15· Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 14? gekennzeichnet durch ein zylinderförmiges Gehäuse, welches an seinem Umfang in axialer Eichtung geschlitzt ist.

   16. Schwingmotor nach Anspruch 1 bis 15₉ dadurch gekennzeichnet , daß der Anker aus Dynamoblechen

   aufgebaut ist.
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