DE1909024B2 - Elektromotor mit einem eine Hin- und Herbewegung ausführenden Anker - Google Patents

Description

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Gegenstand des Hauptpatents 1 538 737 ist ein Elektromotor mil einem feststehenden Magnetkreis mit einander gegenüberliegenden, einen Luftspalt begrenzenden Polflächen unterschiedlicher Polarität, wenigstens einer mit Stromimpulsen gleicher Richtung gespeisten Feldwicklung und mit einem Anker, der eine Hin- und Herbewegung mit veränderlichem Hub in dem Magnetfeld des Luftspalts ausführen kann und unter der Wirkung einer Rückholvorrichtung steht, wobei sich der Anker sowohl in der Ruhelage als auch in der ihr entsprechenden Totpunktslage im wesentlichen außerhalb des Luftspalts befindet und der feststehende Magnetkreis und der Anker so ausgebildet sind, daß sich der magnetische Widerstand während eines Bewegungshubs monoton ändert.

Wie in der Patentschrift des Hauptpatents erläutert ist, können die derart ausgebildeten Elektromotoren mit wesentlich größeren Leistungen als die früher bekannten vergleichbaren Maschinen hergestellt werden, wobei das Leistungsgewicht beträchtlich geringer und der Wirkungsgrad wesentlich höher sind und der Elektromotor bei allen Belastungen vollkommen stabil arbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den den Gegenstand des Hauptpatents bildenden Elektromotor so weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau eine einwandfreie Führung des Ankers im Luftspalt gewährleistet ist.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Führungseinrichtung für den Ankei voigesehen ist, die vollständig auf einer Seite des Magnetkreises liegt, und daß sich der Anker in seiner oberen Totpunktslage auf der gleichen Seite des Magnetkreises wie die Führungseinrichtung befindet.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Elektromotors ergibt einen einfachen Aufbau, weil die Führungseinrichtung völlig außerhalb des Magnetkreises liegt und von diesem getrennt ist. Dennoch bleiben die wesentlichen Eigenschaften des Elektromotors erhalten. Insbesondere wird eine einwandfreie Führung des Ankers auch dann erzielt, wenn dieser gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der oberen Totpunktslage vollständig aus dem Luftspalt ausgetreten ist. Ferner besteht eine weitgehende Freizügigkeit hinsichtlich der relativen Abmessungen der Teile und der Bestimmung der Totpunktslagen und der Ruhestellung, die alle so gewählt werden können, daß die optimalen Betriebsbedingungen erhalten werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile treten besonders dann in Erscheinung, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Führungseinrichtung durch einen in einem Zylinder einer Arbeitsmaschine gleitenden Kolben gebildet ist und der Anker freitragend am Ende des Kolbens angebracht ist.

Bei dieser Ausführungsform übernimmt der Kolben der Arbeitsmaschine zugleich die Aufgaben des Tragens und Führens des Ankers, so daß ein besonders einfacher kompakter und gewichtssparender Aufbau erhalten wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Elektromotors bietet auch die Möglichkeit, die Rückholvorrichtung so auszubilden, daß die günstigsten Betriebsbedingungen erhalten werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschema eines nach der Erfindung ausgeführten Elektromotors bei der Verwendung zum Antrieb eines Verdichters,

Fig. 2, 3 und 4 schematische Darstellungen des Elektromotors von Fig. 1 in verschiedenen Arbeitsstellungen,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Elektromotors von Fig. 1 bis 4,

Fig. 6 ein Diagramm der auf das bewegliche Sy-

stem des Elektromotors von Fig. 1 bis 4 einwirkenden Rückholkraft,

Fig. 7 eine Teilansicht einer Ausführungsform des Elektromotors von Fig. 1,

Fig. 8 einen Axialschnitt längs der Linie VlII-VIII von F i g. 9 durch einen Verdichter mit einem Elektromotor nach der Erfindung,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX von Fig. 8,

Fig. 10 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Verdichters mit einem Elektromotor nach der Erfindung,

Fig. 11 eine Schnittansicht längs der Linie XI-Xl von Fig. 10 durch eine weitere Ausführungsform eines Verdichters mit einem Elektromotor nach der Erfindung, wobei die Hauptrückholfeder entfernt ist,

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII von Fig. 11,

t i g. 13 einen Schnitt längs der Linie XIII-XIII vo-.i Fig. 12,

Fig. 14einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV von Fig. 12,

Fig. 15 eine Teilschnittansicht der Maschine von Fig. 12, welche den Zylinderkopf im größeren Maßstab zeigt,

Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie XVI-XVI von Fig. 12,

Fig. 17 eine schaubildliche schematische Darstellung des aus Elektromotor und Verdichter bestehenden Aggregats bei der Maschine von Fig. Il bis 16,

Fig. 18 eine weitere Ausführungsform eines Verdichters mit einem Elektromotor nach der Erfindung im Schnitt längs der Linie XVIII-XVIII von Fig. 19,

Fig. 19 einen Schnitt längs der Linie XIX-XIX von Fig. 18,

Fig. 20 eine Teilansicht der Maschine von Fig. 18 und 19 im größeren Maßstab,

Fig. 21 ein Schaltbild der Speisung der Feldwicklungen bei der Maschine von Fig. 18 und 19,

Fi g. 22 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungfiorm eines Verdichters mit einem Elektromotor nach der Erfindung und

Fig. 23 die Vorderansicht der Maschine von Fig. 22.

In der nachstehenden Beschreibung ist angenommen, daß der Elektromotor eine Elektropumpe, insbesondere einen Elektroverdichter antreibt, was einem bevorzugten, wenn auch nicht ausschließlichen, Anwendungsgebiet entspricht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 7 sollen zunächst einige Konstruktionsmerkmale der in den F i g. 8 bis 23 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden.

In der nachstehenden Beschreibung werden die folgenden Bezeichnungen verwendet:

- »Obere Anschlagstellung«: Grenzstellung des beweglichen Systems, in welcher es mechanisch anschlägt. Dies entspricht bei einer Pumpe oder einem Verdichter praktisch der Berührung zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf.

- »Obere Torpunktslage«: die der oberen Anschlagstellung am nächsten liegende Totpunktslage des Hubs des beweglichen Systems während des Betriebs. Zur Erzielung eines möglichst kleinen Leistungsgewichts muß die obere Totpunktslage mög liehst nahe bei der oberen Anschlagstellung liegen, darf diese aber offensichtlich in der Regel nicht erreichen.

- »Untere Totpunktslage«: die der oberen Totpunktslage entgegengesetzte Totpunktslage des Hubs des beweglichen Systems während des Betriebs.

— »Ruhelage«: die Stillstandsstellung beweglichen Systems, die dem Gleichgewicht der darauf einwirkenden elastischen Kräfte entspricht.

F i g. I zeigt einen Magnetkreis 1 mit Polschuhen 2, 3 und Feldwicklungen 6a, 6b, welche aus einer Wechselstromquelle 7 mit einer vorzugsweise sinusförmigen Spannung über ein Gleichrichlerelement 9 mit Stromimpulsen gleicher Polarität gespeist werden. Zwischen den Polschuhen 2 und 3 ist ein Luftspalt 4 ausgebildet, welcher in der Längsachse X-X der Vorrichtung eine Länge C hat.

Der Magnetkreis 1 ist mechanisch mit dem Rest des Stators verbunden, welcher z. B. einen durch einen Zylinderkopf 11 abgeschlossenen Zylinder 12 aufweist.

Der Elektromotor besitzt ferner ein bewegliches

so System A, welches längs der Achse X-X gleitbar ist und durch die Kombination eines magnetisierbaren Ankers 18 und eines in der Bohrung des Zylinders 12 gleitenden Kolbens 21 gebildet ist. Das so gebildete bewegliche System A steht unter der Wirkung einer

=»5 elastischen Rückholvorrichtung B mit wenigstens einer Feder 31.

Die festen und beweglichen Teile des Elektromotors sind so ausgebildet, daß sie den nachstehenden Bedingungen entsprechen:

a) Wenn das bewegliche System A die obere Anschlagstellung einnimmt (Fig. 2), befindet sich der Anker 18 vollständig außerhalb des Luftspalts 4.

b) In dieser oberen Anschlagstellung liegt der Abstand d, zwischen der dem Luftspalt 4 zugewandten Stirnfläche 18a des Ankers 18 und dem Luftspalteingang zwischen 2 und 20 % der axialen Länge C.

c) Wenn sich das bewegliche System A in der oberen Totpunktslage befindet (Fig. 3), ist der Abstand d₂ zwischen der Stirnfläche 18a des Ankers 18 und dem Eingang des Luftspalts 4 kleiner als der Abstand d,, aber er liegt möglichst nahe bei diesem und hat das gleiche Vorzeichen. Anders ausgedrückt, in dieser Stellung des beweglichen Systems liegt die Stirnfläche 18a des Ankers 18 außerhalb des Luftspalts 4.

d) Wenn sich das bewegliche System in der Ruhelage befindet, ist der Anker 18 teilweise in den Luftspalt 4 eingetreten, und der in der entgegengesetzten Richtung wie vorher gemessene Abstand d₃ zwischen der Stirnfläche 18a des Ankers 18 und dem Eingang

des Luftspalts 4 liegt zwischen 2 und 20 % der axialen Länge C des Luftspalts.

e) Bezeichnet man mit χ die Abszisse der Stirnfläche 18a des Ankers 18 in bezug auf den Eingang des Luftspalte 4, wobei diese Abszisse nach innen in den Luftspalt positiv und nach außen negativ gemessen wird, mit t die Zeit und mit i die Stärke des Erregerstroms der Feldwicklung 6a, 6b, wird der Elektromotor und seine Speisung so eingestellt, daß (Fi g. 5) der Stromimpuls i zu dem Zeitpunkt r, beginnt, bevor der

δ« Anker 18 zu dem Zeitpunkt f₂ die obere Totpunktslage (Stellung der Fi g. 3) erreicht hat, und daß dieser Stromimpuls zu dem Zeitpunkt f₄ zu Ende geht, welcher von dem Zeitpunkt r₃, zu welchem sich der Anker 18 in der unteren Totpunktslage (x - C) befindet, sehr wenig verschieden ist.

f) Betrachtet man den Elektromotor als eine ballistische Maschine, deren bewegliches System A außer den von dem Magnetkreis ausgeübten Kräften ande-

b.

ren Kräften unterworfen ist, z. B. Kräften mechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Art (infolge der Belastung), wird der Elektromotor so ausgebildet und eingestellt, daß für die vorgesehene Nennlast (z. B. den Nennförderdruck) die Resonanzfrequenz des den gesamten obigen Kräften unterworfenen beweglichen Systems in der Nähe der Frequenz der elektrischen Impulse liegt.

g) Die elastische Rückholvorrichtung D ist so ausgeführt, daß sie die in F i g. 6 dargestellten besonderen Bedingungen -erfüllt, wobei mit F der Wert der auf das bewegliche System A wirkenden positiven oder negativen elastischen Kräfte bezeichnet ist, während χ wie oben der Wert der Abszisse der Stirnfläche 18a des Ankers 18 in bezug auf den Eingang O des Luftspalts 4ist. In Fig. 6 ist bei O₁ die Abszisse der unteren Totpunktslage hei O₂ die Abszisse der oberen Totpunktslage (Fig. 3) und bei O₃ die Abszisse der oberen Anschlagstellung(Fig. 2) dargestellt. Die elastische Rückholvorrichtung B enthält wenigstens eine Feder 31 mit sehr steiler Kennlinie gemäß der Kurve /?,. Unter diesen Bedingungen ist die Änderung der in der Nähe des unteren Totpunkts aufgespeicherten Rückholenergie dw, für eine Hubänderung dx erheblich größer als die entsprechende Änderung dw₂ in der Nähe des oberen Totpunkts. Der Elektromotor hat so wenig Energie an dem oberen Totpunkt aufgespeichert, während eine geringe Zunahme der Abszisse des unteren Totpunkts die Aufspeicherung einer starker; Energie zum Rückholen des beweglichen Systems pestattet. Die Kraft, welche die Feder 31 in entspannter Stellung jenseits des Punkts 0 ausübt, übersteigt vorzugsweise nicht 10% der größten Kraft, welche sie ausübt, wenn sich das bewegliche System A an dem anderen Hubende befindet. An dem unteren Totpunkt ändert sich daher die Rückholenergie sehr schnell in Abhängigkeit vom Hub. Jede Zunahme des Hubes, insbesondere infolge einer Verbesserung der Übereinstimmung zwischen der elektrischen und der mechanischen Phase oder einer Zunahme des Förderdrucks, hat dann eine bedeutende Erhöhung der Rückholencrgie zur Folge. Dies hat zur Folge, daß sich der obere Totpunkt in Richtung auf den Zylinderkopf zu verschieben sucht. Hierdurch wird die Neigung des oberen Totpunkts, infolge einer Zunahme des Förderdrucks in Richtung auf den Eingang des Luftspalts zurückzuweichen, ausgeglichen. Dadurch ist es möglich, den oberen Totpunkt genau einzustellen und ihn insbesondere von dem Förderdruck der Pumpe wenig abhängig zu machen. Es ist auch möglich, die Steilheit der Federkennlinie gemäß der Kurve A₂ durch Verwendung einer zusätzlichen Rückholfeder zu vergrößern, welche der Rückholfeder 31 entgegenwirkt und an dem oberen Betriebstotpunkt eine zu der elektromagnetischen Kraft hinzutretende Kraft ausübt. Dieses Ergebnis kann auch durch Benutzung einer Feder 31 mit einer Kennlinie veränderlicher Steigung (Kurve R₃) erzielt werden, welche auf Druck und jenseits des Punkts O₄, welcher der Ruhestellung (Kraft null) entspricht, in welcher wie oben ausgeführt, der Anker 18 um eine Strecke dj in den Luftspalt eingetreten ist, auf Zug arbeiten kann. Der Anker 18 steht daher in der Ruhestellung am Punkt O₄, was den Anlauf bei Leerlauf oder unter Last erleichtert. Gleichzeitig wird ein Überschuß an Antriebsenergie während der beiden ersten Hübe vermieden, welcher Stöße in der oberen Totpunktslage verursachen könnte.

h) Die magnetischen Teile des Elektromotors sind so ausgebildet, daß der spezifische magnetische Widerstand um so mehr abnimmt, je weiter der Anker 18 in den Luftspalt 4 eintritt. Dieses Ergebnis kann insbesondere dadurch erzielt werden, daß die Teile 2, 3 und 18 aus verschiedenartigen magnetischen Werkstoffen hergestellt werden, welche verschiedene, von dem Eingang des Luftspalts aus zunehmende Permeabilitäten besitzen. So können z. B. für den Anker 18

ίο ein erster Teil 18a aus Gußeisen, ein zweiter Teil 18i> aus Ferrosilizium und darauffolgende Teile 18c aus Magnetblech vorgesehen werden, dessen Korn in der Flußrichtung orientiert ist, d. h. parallel zu der Achse der Polschuhe 2, 3. Die gleichen Maßnahmen können für die Polschuhe getroffen werden. Die Kombination dieser magnetischen Kenngrößen mit den oben erläuterten Stellungskenngrößen und insbesondere die Tatsache, daß der Kern 18 vollständig aus dem Luftspalt 4 ausgetreten ist. wenn sich das bewegliche System A in der mechanischen Anschlagsiellung befindet, hat verschiedene vorteilhafte Ergebnisse zur Folge, insbesondere folgende: der elektrische Speiseimpuls erzeugt eine verhältnismäßig geringe Kraft zu Beginn des Hubes infolge der geringen Veränderung des magnetischen Widerstands. Das bewegliche System A erfährt daher eine geringe Beschleunigung, so daß die Stromstärke schnell ansteigt und daher groß ist, wenn das bewegliche System auf die volle Geschwindigkeit kommt, woraus sich ein guter elektromechanischer Umformungswirkungsgrad und ein niedriges Leistungsgewicht ergeben. Ferner wird der durch den Anker tretende Anfangsfluß infolge der Entfernung des Magnetkreises und der geringen Permeabilität der ersten Schichten verringert, während der endgültige Fluß durch die hohe Permeabilität vergrößert wird. Hierdurch werden die Gesamtänderung des Flusses während des magnetomotorischen Hubes und somit die magnetomotorischt' Arbeit und die Leistung der Maschine gesteigert.

Schließlich wird der Leistungsfaktor durch die Verbesserung der Stromstärkenkurve und durch die bessere Ausnutzung des Feldkreises verbessert, wodurch die erforderliche Kupfermenge verringert wird. Die teilweise Benutzung von Blechen mit geringen ma-

gnetischen Eigenschaften vermindert übrigens ebenfalls den Preis des elektromagnetischen Teils.

i) Vorzugsweise besitzen bei der Ausführungsform von Fig. 7 die ersten Teile 18a, 2a, 3a der Magnetkreise eine größere, z. B. doppelte Dicke als die nächsten Teile, wodurch Biegungsverformungen dieser Teile unter der Wirkung der Magnetköpfe vermieden werden.

k) Vorzugsweise ist es insbesondere bei der Anwendungauf Pumpen und Verdichter vorgesehen, den

Kolben 21 als glattes einstückiges Teil großer Länge auszubilden, welches ohne Kolbenringe in den Zylinder 12 mit einem geringen Spiel eingesetzt ist. Die Länge beträgt vorzugsweise mehr als das 2,5fache des Durchmessers, und das Spiel zwischen dem Kolben

21 und dem Zylinder 12 beträgt zwischen 5 und 35 Mikron.

1) Der Kolben 21 dient unmittelbar als Träger für den Anker 18. welcher an ihm freitragend angebracht ist, so daß der Kolben 21 und der Zylinder 12 als

Führungseinrichtung für den Anker 18 dienen. Der Anker 18 ist an dem Kolben 21 z. B. mittels eines Bolzens ISl (Fig. 7) aus einem unmagnetischen Werkstoff unter Zwischenschaltung einer Unterleg-

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scheibe 152 befestigt, wobei der Bolzen 151 in den Kolben 21 eingeschraubt ist. Die Führung des Ankers 18, welche stets ein sehr heikles Problem bei derartigen Elektromotoren bildet, wenn durch die magnetischen Anziehungen herrührende Reibungen vermieden werden sollen, wird auf diese Weise unter den besten Bedingungen gelöst.

m) Der Anker 18 und die Polflächen der Schenkel 2 und 3 sind vorzugsweise zylindrisch, und ihre Durchmesser sind größer als die axiale Länge C des Luf* spalts und größer als der Durchmesser des Kolbens 21. Die Erfahrung hat nämlich gezeigt, daß diese Beziehungen eine günstige Rolle für die Leistung der Maschine spielen.

Nachstehend sind einige industrielle Ausführungen von Elektromotoren beschrieben, welche die oben erläuterten Konstruktionsmerkmale ganz oder teilweise verwenden.

Bei der industriellen Ausführung der Fig. 8 und 9 ist der Elektromotor so ausgebildet, daß er einen elektrischen Niederdruckluftverdichter bildet. Er besitzt einen gußeisernen Zylinder 201 mit Kühlrippen 241 und einen darüber liegenden Zylinderkopf 203, welcher an einer Erweiterung 153 des Zylinders 201 durch kranzförmig angeordnete Schrauben 242 befestigt ist. Der Zylinderkopf 203 besitzt eine Einlaßöffnung 154 und eine Auslaßöffnung 155. Ein ringförmiges Einlaßventil 206 ist zwischen dem Zylinderkopf 203 und der Erweiterung 153 angebracht, und ein Auslaßventil 207 wird gegen seinen Sitz durch eine Feder 208 gedrückt, die einen in den Zylinderkopf 203 eingeschraubten Stöpsel 209 umgibt.

Auf der dem Zylinderkopf 203 abgewandten Seite ist der Zylinder 201 von einem Gehäuse 246 umgeben. Der feststehende Magnetkreis 205 ist zwischen dem Rand des Gehäuses 246 und dem Rand eines zweiten zu dem ersten Gehäuse symmetrischen Gehäuse 220 durch Zugschrauben 221 eingespannt, welche zu der Achse X-X des Zylinders 201 parallel sind und auch durch den Magnetkreis 205 treten. Die beiden Gehäuse 220 und 246 besitzen Fenster 202 zur Verbindung mit dem Außenraum für den Umlauf der Kühlluft des Motors.

Der Magnetkreis 205 aus ausgeschnittenen, aufgestapelten und miteinander verklebten Blechen besitzt zwei einander gegenüberliegende Polschuhe 243, deren Polflachen 244 zylindrisch sind, einen kreisförmigen Ouerschnit; haben und zu dem Zylinder 201 gleichachsig sind. Die Polschuhe 243 sind durch Joche 156 mit einem quadratischen oder rechteckigen Umriß vereinigt, welcher dem Umriß der Gehäuse 220 und 246 entspricht.

Der Magnetkreis 205 ist so ausgebildet, daß er von dem Eingang des Luftspalts 4 aus einen abnehmenden spezifischen magnetischen Widerstand besitzt. Dies wird dadurch erzielt, daß der Magnetkreis 205 durch einen Stapel von Blechen mit wachsenden Permeabilitäten gebildet wird, nämlich nacheinander von Blechen 204a aus Ferrosilizium auf der Seite des Zylinders 201, und hierauf von Blechen 204fo mit einem parallel zu der Achse der Polschuhe 243 orientierten Korn. Die Ferrosiliziumbleche 204a haben vorzugsweise eine erhebliche Dicke (welche wenigstens das Doppelte der Dicke der anderen Bleche 204i? beträgt), um eine genügende Widerstandsfähigkeit gegen die Anziehungskräfte des beweglichen Ankers zu haben und die Zahl der Luftspalte zwischen den Blechen zu verringern, was die Ableitung des Flusses zu dem Anker erleichtert. Auf jeden Polschuh 243 ist eine Feldwicklung 212 aufgewickelt.

Das bewegliche System A besteht aus einem zylindrischen gleitenden Kolben 213, an welchen unmittelbar ein gleichachsiger Anker 215 angesetzt ist, we! eher gegen ihn durch einen axialen Bolzen 216 gedrückt wird, dessen Kopf sich an einer unmagnetischen Schale 217 abstützt. Der Anker 215 ist durch einen zylindrischen Magnetblechstapel gebildet, und

ίο der Durchmesser des Ankers ist um ein Geringes kleiner als der Durchmesser des Kolbens 213. Diese Teile können leicht mit großer Genauigkeit bearbeitet werden.

Der zylindrische Kolben 213 aus einem rostfreien

'5 Werkstoff ist mit selbstschmierenden Kolbenringen 251 (aus Superpolyamid oder Polytetrafluorethylen) versehen.

Das bewegliche System A steht unter der Wirkung einer axialen Feder 218 mit veränderlicher Kennlinie.

»ο deren Endwindungen sich an der Schale 217 bzw. an dem Boden 157 des Gehäuses 220 abstützen. Die Befestigung dieser Endwindungen erfolgt durch eine durch den Bolzen 216 gehaltene Haube 216 bzw. durch eine zweite, an dem Boden 157 des Gehäuses 220 durch eine Schraube 158 befestigte Schale 219, Die Kenngrößen der Feder 218 sind so gewählt.

daß diese eine bedeutende Steifigkeit besitzt, wobei die auf das bewegliche System in der entspannter Stellung ausgeübte Kraft kleiner als 10% der entgegenwirkenden Kraft in der zusammengedrückten Stellung ist. Ferner ist die Ausbildung so getroffen daß die Feder 218 auf einem Teil des Hubes auf Druck arbeitet und eine entgegengesetzte Zugkraft ausübt wenn der Anker 215 in Richtung auf die obfve ToI-punkslage aus dem Luftspalt ausgetreten ist. Bei dci Feder 218 haben außerdem die Windungen eine veränderliche Ganghöhe, wobei die kleinste Ganghöht auf der Seite des festen Endes der Feder vorgeseher ist, d. h. auf der Seite des Bodens 157. Diese Ausbildung erteilt der Feder 218 eine veränderliche Steifig keit mit einer geringen Steifigkeit zu Beginn des Hu besin Richtung auf den Boden 157 und einer größerer Steifigkeit am Hubende sowie eine veränderliche Ei genfrequenz.

In der Ruhestellung ist der Kern 215 teilweise ir den Luftspalt eingetreten (Entfernung d₃). Die au: das bewegliche System A ausgeübte Magnetkraft is groß genug, um den Anlauf sicherzustellen, die dei Anordnung erteilte Energie ist jedoch so gering, dat kein Stoß am Ende des Rückgangs entsteht. Der korn pakte Aufbau des beweglichen Systems A, das al: Ganzes durch den Kolben 213 geführt wird, gewähr leistet jedoch ein besonders genaues Gleiten des An kers 215 ohne Gefahr einer Berührung mit der Polflächen 244. Ferner arbeitet während des letzter Teils des Rückgangs die Feder 218 auf Zug, wodurcl eine Kraft zur Rückführung des beweglichen Sy stems A in die Ruhelage (Stellung der Kraft null) si chergestellt wird, in welcher der Anker 215 teilweisi zwischen die Polschuhe 243 getreten ist.

Der Anker 215 tritt in der oberen Totpunktslage welche dem Beginn des magnetomotorischen Hube entspricht (Abstand d₂ zwischen der den Polschuhei 243 zugekehrten Seite des Kerns 215 und dem Ein gang des Luftspalts), eindeutig aus dem Luftspalt aus Der Anfangsfluß ist daher gering und ändert sich zi Beginn des Hubes nur langsam, so daß die auf du bewegliche System ausgeübte Kraft verhältnismäßi]

klein ist; die Geschwindigkeit der beweglichen Anordnung nimmt daher nur langsam zu, der magnetische Widerstand des Magnetkreises bleibt hoch, und die Stromstärke steigt plötzlich an, so daß eine bedeutende Kraft ausgeübt wird, sobald sich der Anker 215 dem ersten Blech 204a des Magnetkreises 205 nähert, wodurch die Umwandlung elektromagnetischer Energie in mechanische Energie verbessert wird.

Wenn der Anker 215 etwas in den Luftspalt eingetreten ist, wird der durch den Anker gehende Pluß noch durch die verhältnismäßig geringe Permeabilität der Bleche 204a begrenzt. Wenn die hochpermcablen Bleche 204b mit denen des Ankers 215 zusammenzufallen beginnen, nimmt die Kraft noch erheblich zu.

Die besondere Form der Feder 218, weiche dieser eine veränderliche, zu Beginn des Motorhubes geringe und am Ende stärkere Steifigkeit, sowie eine veränderliche Eigenfrequenz erteilt, gestattet, die obere Totpunktslage des beweglichen Systems besser zu beherrschen und Eigenfrequenzen der Feder zu vermeiden.

Die Kühlung des elektrischen Teils erfolgt auf natürliche Weise durch die bei jedem Hub von dem beweglichen System verdrängte Luft, weiche durch die Öffnungen 202 ein- und austritt.

Ein weiterer Vorteil des vorgesehenen Aufbaus ist die genaue Aufrechterhaltung der Lage der Polschuhe 243 gegenüber den Gehäusen 220 und 246 dank der Zugschrauben 221.

Die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform besitzt einen Elektromotorblock, welcher mit dem vorhergehenden gemeinsame Eigenschaften aufweist, wobei die gleichen Teile der Vereinfachung wegen mit gleichen Bezugs/.eichen bezeichnet sind; der Förderdruck ist jedoch höher.

Bei dieser Ausfuhrungsform wird die Einlaßöffnung 155 durch einen Stutzen 158 gespeist, während die Forderöffnung 159 in dem Gewindestöpsel 161 des Zylinderkopfes 162 ausgebildet ist. Der Stöpsel 161 ist seinerseits durch eine Schraube 163 mit einem Axialkanal 164 verschlossen, welcher zu dem Stutzen

165 zur Förderung des verdichteten Gases führt.
Der Kolben 166 :st hier einstückig und besteht z. B.

aus Gußeisen. Seine zylindrische Außenfläche ist gleichförmig und gleitet mit einem zwischen 2 und 3S Mikron liegenden Spiel in dem Zylinder 201. Die Länge des Kolbens 166 ist größer als das Doppelte strinot Duiehnioscis. Die Schmierung des Kolbens

166 erfolgt durch einen ringförmigen Belag 167 aus einem dochtarligen Faserstoff, welcher in eine Ölkammer 168 eintaucht.

Diese Gesamtanordnung ist infolge des erheblichen Einflusses der Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder auf den Gesamtwirkungsgrad getroffen, da der Wirkungsgrad der elektromechanischen Umformung erheblich von der Phasenverschiebung zwischen der Bewegung des beweglichen Systems A und den elektrischen Impulsen abhängt. Die verhältnismäßig lange Lagerung des Kolbens 166 in dem Zylinder 201 und das geringe Spiel zwischen diesen beiden Teilen verhindern eine exzentrische Lage des Ankers 169 zwischen den Polschuhen 243, wodurch die Wirkungen der seitlichen Anziehung zwischen dem Anker 169 und den Polschuhen 243 sowie die Reibungen beträchtlich verringert werden. Alle diese Maßnahmen setzen die Leckströmungen zwischen dem Kolben und dem Zylinder auf einen annehmbaren Wert herab. Der Gesamtwirkungsgrad kann dann sehr hoch weiden.

Der Anker 169 ist auch hier durch einen Stapel von ringförmigen Blechen gebildet, welche durch den Bolzen 216 gehalten werden, dessen Kopf am Boden einer uninagnetischen Muffe 289 anliegt. Der Durchmesser des Ankers 169 ist hier größer als der des Kolbens 166, und der Anker weist auf der Seite des Eingangs des Luftspalts mehrere Bleche 171 auf, welche dicker und aus einem weniger permcablen Werkstoff ausgeschnitten sind, als die anderen magnetischen Bleche, wodurch der Anstieg der Stromstärke in der oberen Tolpunktslage erzielt wird, wie dies oben erläutert wurde.

Die dem beweglichen System A zugeordnete ela-

¹S stische Rückholvorrichtung B enthält hier zwei Federn, nämlich eine Hauptrückholfeder 287 und eine Hilfsrückholfeder 290. Die Feder 287 aus Spezialstahl stützt sich einerseits an dem Boden 171 des äußeren Gehäuses 220 und andererseits an einem Bund 172 der Muffe 289 ab. Die Länge dieser Muf>; ist so gewählt, daß die Stützebene der Feder 287 bei allen Stellungen des beweglichen Systems A außerhalb des Luflspalts (dargestellter Fall) oder sogar außerhalb des zwischen den Wicklungen liegenden Volumens liegt. Die Hilfsrückholfeder 290 ist innerhalb der Muffe 289 angeordnet, und sie stützt sich, um eine entgegengesetzte Kraft auszuüben, an einem in die Muffe 289 eingesetzten Sprengring 172a und an einer Schulter 173 eines axialen Zapfens 291 ab, welcher an dem Boden 171 des Gehäuses 220 befestigt ist und teilweise in die Muffe 289 eintritt.

Die Verwendung der einander entgegenwirkenden Federn 287, 290 ermöglicht, die die Rückholkraft als Funktion des Motorhubes darstellende Kurve so zu verändern, daß die Riickholkraft in der entspannten Stellung kleiner als K) ^r/t der auf das bewegliche System A andern anderen Hubende ausgeübten größten Kraft ist. Hs ist auch möglich, die aus einer Hauptruckholfeder 287 und einer dieser entgegenwirkenden Hilfsrückholfeder 290 bestehende Anordnung so auszubilden, dab sie eine noch höhere Steifigkeit hat. Wenn die Feder 287 ebenfalls auf Zug arbeitet, üben die Federn 287. 290 zu Beginn des magnetomotorischen Hubes eine Kraft in der Richtung R aus, welche zu der magnetomotorischen Kraft hinzutritt. Jede Zunahme des Hubes hat dann eine erhebliche Zunahme der Rückholenergie zur Folge. Wenn die Kenngrößen der Maschine so gewählt sind, daß sic fur einen hohen Förderdruck am günstigsten sind, vergrößert sich der Hub mit zunehmendem Förderdruck, so daß die Rückführenergie automatisch der Zunahme des Förderdrucks angepaßt wird und die obere Totpunktslage bei beliebigen Förderdrücken eine praktisch konstante Lage hat. Die Gesamtheit der obigen Merkmale gestattet auch, jede mechanische Berührung zwischen dem beweglichen System und dem Zylinderkopf 162 unter allen Umständen zu vermeiden.

Bei dieser Ausführung ist der Elektromotorblock mit Hilfe von zwei parallelen, an dem Boden 171 bzw. an dem Zylinderkopf 162 befestigten Federblättern 280a, 280b aufgehängt. Die beiden Federblätter 2SOa, 280b werden von einem Sockel 296 getragen, welcher zweckmäßig durch die Wand eines durch die Leitung 165 gespeisten Druckluftbehälters oder durch das Gestell einer die Druckluft benutzenden Maschine gebildet werden kann. Die Federblätter üben in der Achse der Bewegung praktisch eine Kraft null aus und verhindern somit die Übertragung der Schwingungen

auf den Sockel 296. Ein Anschlag 297 begrenzt die Schwingungen und die Gefahr eines Bruchs der Fi. derblätter280, wenn derEIektroverdichter mittels eines Handgriffs 298 transportiert wird.

Bei der Ausführungsfo; m von Fi g. 10 kann ebenso wie bei der vorhergehenden Ausführungsform von Fig. S und 9 der Magnetkreis 205 aus ausgeschnittenen aufgestapelten kornorientierten Blechen hergt stellt werden, wobei die Kornorientierungsrichtung vorzugsweise der Achse der Polschenkel 243 spricht, wodurch die größte Permeabilität und Induktion an den Polen erzielt wird. Die Bleche besitzen so eine höhere Sätiigungsinduktion, was die Erzeugung eines größten Flusses mit einer geringsten

ses und der Wicklungen 212 sowie ein niedriges Leistungsgewicht erzielt werden. Die querliegenden Schenkel 211 des Magnetkreises 205, welche senkrecht zu der Walzrichtung und somit zu der Kornorientierung liegen und daher weniger gute magnetische Eigenschaften haben, sind wenigstens 30 ^r\ breiter als die Längsschenkel 156, deren Breite die Hälfte der Breite der Polschenkel 243 beträgt.

C-formigen Magnetkreis 311, dessen Symmetr*- ebene durch die Achse des vom Zylinder 325 gebildeten Körpers geht, und dessen Polschenkel mechanisch mit diesem verbunden sind, wie weiter unten ausge-

führt. . .

Der Magnetkreis 311 ist aus kornorientierten Ma- «netblechen mit Orientierung in der Längsrichtung hergestellt und wird durch die aufeinanderfolgenden Schichten eines Bandes gebildet, welches um eine zu ent- ¹⁰ der Symmetrieebene des C senkrechte Achse auf sich selbst aufgewickelt und geklebt ist. Die Polschenkel 312 sind durch einen durch die Pole 314 und 315 begrenzten zylindrischen Luftspalt 313 getrennt

₌ ^ _{wiii (}__iii(__i ^_{111 ai|}__Mi (ρις. 13). Der Rückschlußschenkel 311a des Ma-

Zahl von" Ampere~w"indun7erT ermögHcht ^wodurch »5 giietVc-ises 311 liegt auf der der oberen Totpunktslage eine Verringerung der Abmessungen des Magnetkrei- des Ankers 347 abgewandten Seite, wodurch der An- ----- fangsfluß verringert wird.

Auf den beiden Polschenkeln 312 des Magnetkreises 311, weiche zu der Achse X-X senkrecht liegen, sind Feldwicklungen 320 angebracht, welche in Spulen 321 untergebracht sind und Lötösen 322 zum Anlöten der Enden der Zuleitungsdrähte aufweisen, welche zu einem durch die Schale 301 β tretenden Anschlußstecker 309 führen. In dem Stecker 309 sind

In Fig. 11 bis 17 ist ein Elektroverdichter darge- ²5 zweckmäßig die rieht dargestellten Halbleiterdioden stellt, welcher in einem dichten Strömungskreis ein untergebracht, welche für die Gleichrichtung jeder gefährliches oder kostspieliges Gas pumpen und dabei zweiten Halbwelle der Speisespannung vorgesehen der Anlage die größte Zuverlässigkeit verleihen soll. sind.

Dieser Verdichter besitzt ein hermetisch geschlos- Der Magnetkreis 311 ist in zwei Schalen 316 einge-

senes Gehäuse 300 aus zwei symmetrischen aneinan- 3o schlossen, welche aus gezogenem Blech bestehen und dergelegten elektrisch verschweißten Schalen 301a, auf der Presse auf den Magnetkreis aufgepreßt sind.

Längs desselben sind die Schalen 316 durch einen Spalt 317 getrennt, um Wirbelströme zu verhindern. Auf der dem Magnetkreis 311 abgewandien Seite 35 trägt jede Schale 316 zwei weitere gebogene Schenkel 318, so daß das Profil einer Acht entsteht. Die auf einer Seite der Achse X-X liegenden Ränder eines jeden Schenkels 318 sind bei 318a (Fig. 13 und 14) erweitert, so daß sie beim Zusammenbau auf den ge-4° raden Rand der gegenüberliegenden Schale 316 aufgesteckt werden können, so daß eine Verbindung nach Art einer Schachtel und ihres Deckels entsteht. Nach dem Ineinanderstecken der beiden Schenkel 318 können diese längs ihrer übereinanderliegenden Ränder ähnlicher Weise durch andere Laschen 356 geführt, 45 verlötet oder verklebt werden, so daß zwei hohle, in die fest mit der Anordnung 302, 303 verbunden sind, bezug auf die Achse X-X symmetrische Kammern 336 wie weiter unten ausgeführt. entstehen.

Diese Montage ermöglicht eine Schwenkbewegung An der Stelle des Zylinders 325 besitzen die Sehender Schlaufen 355 um zu der Achse X-X senkrechte kel 318 ein umhüllendes Profil 318b, so daß die Kam-Achsen und erteilt somit dem Körper der Maschine 5° mern 336 miteinander durch ein ringförmiges VoIueinen gewissen Freiheitsgrad, welcher seine Transla- men 341 in Verbindung stehen, welches zwischen den tionsbewegung parallel zu der Achse X X ermöglicht.
Die Schalen 301«, 301b tragen abgestufte Anschläge 307a, 307b zur Begrenzung der Verschiebungen der Anordnung 302,303 während de? Transports. 55
Die Schale 301b ist mit Schmieröl bis zu einem be-

301/) aus gezogenem Blech. In dem Gehäuse 300 sind der Elektromotor 302 und die Pumpe 303 untergebracht, welche durch ein gemeinsames bewegliches System 304 verbunden sind.

Die aus den Teilen 302, 303 bestehende Anordnung ist (Fig. 17) an vier länglichen Schlaufen 355 aufgehängt, welche symmetrisch in bezug auf dio Achse X-X des. beweglichen Systems 304 und senkrecht zu dieser Achse angeordnet sind. Die oberen abgerundeten Abschnitte der Schlaufen 355 treten durch an der oberen Schale 301« befestigte umgebogene Laschen 308.

Die unteren Abschnitte der Schlaufen 355 sind in

stimmten Niveau N-N gefüllt, um die Schmierung der Pumpe 303 und die teilweise Kühlung der Anordnung zu ermöglichen.

Die Pumpe 303 besitzt einen gußeisernen Zylinder 325, an dessen Ende (Fig. 15) eine Ventilplatte 326 mit dem Saugventil 327 und dem Druckventil 328 und ein Zylinderkopf 329 unter Zwischenschaltung von Dichtungen 330 und 331 angebracht sind. Die Vereinigung erfolgt durch eine auf eine Schulter 333 des Zylinders 325 und auf die Außenfläche des Zylinderkopfes 329 aufgebördelte Schelle 332.

Der Motorteil besieht im wesentlichen aus einem Wänden 318b der Schalen 316 und einer den Zylinder 325 umgebenden und mit ihm verlöteten Muffe 335 gebildet ist.

Die beiden Kammern 336 bilden einen Ansaugschalldämpfer mit beträchtlichem Volumen, welcher einerseits mit dem Innenraum des Gehäuses 300 durch eine Saugdüse 342 (Fig. 14) und andererseits mit einem gebogenen Saugstutzen 340 in Verbindung steht. Dieser letztere geht von einer der Kammern 336 aus und führt zu der in dem Zylinderkopf 329 ausgebildeten Saugkammer 451.

Von der Druckkammer 452 des Zylinderkopfes 329 geht die Druckleitung 343 aus, weiche zu einem Förderschalldämpfer 344 führt, welcher durch eine Lasche 345 mit einer der Schalen 316 verbunden ist. Von dem Schalldämpfer 344 geht ein Verbindungsstück 453 aus, welches durch das Gehäuse 300 tritt

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und den schemalisch in Fig. 14 dargestellten Nutzkreis 299 speist. Dieser kehrt in das Innere des Gehäuses 300 durch den Stutzen 454 zurück

Das bewegliche System 304 des Verdichters, deren Arbeitshub nach der dem Rückschlußschenkel 311a des Magnetkreises 311 abgewandten Seite erfolgt, besitzt einen gußeisernen Kolben 346 ohne Kolbenringe und einen beweglichen zylindrischen Anker 347 (Fig. 13), welcher durch einen Stapel von kornorientierten Magnetblechen gebildet wird, deren Orientierung zu den Polschenkeln 312 parallel ist, wodurch der Maximalfluß erhöht wird.

Der Anker 347 hat zwei Abflachungen 347a, 347b, deren Abstand höchstens gleich der Breite der Polschenkel ist. Diese Anordnung liefert ein magnetisches Rückholmoment, welches die richtige Winkelstellung des frei drehbaren Kerns 347 gewährleistet. Nach Vornahme dieser Einstellung erhält man einen kleinsten Wert des Anfangsflusses, wenn der Kern nicht in den Lufspalt eingetreten ist. Auf der dem Kolben 346 abgewandten Seite trägt der Anker 347 eine unmagnetische Masse 348 mit einer Schulter 455 zur Zentrierung der Hauptrückholfeder 349, wobei die Teile 346, 347 und 348 durch einen axialen Bolzen 350 vereinigt sind. Die Hauptrückholfeder 349 aus einem unmagnetischen Werkstoff ist ferner durch eine Schale 351 zentriert, welche aus gezogenem Blech besteht und durch Laschen 351a an dem den Rückschlußschenkel 311a des Magnetkreises 311 umgebenden Abschnitt der Schalen 316 befestigt ist, so daß hierfür kein besonderer Teil vorgesehen zu werden braucht. Eine entgegengesetzt wirkende Hilfsrückholfcder 352 ist zwischen dem Anker 347 und der die Muffe 335 tragenden Schulter des Zylinders 325 angeordnet.

Für die Benutzung wird das Gehäuse 300 vorzugsweise mit Hilfe von Federn 357 und Laschen 358 und 359 an einem festen Halter 456 aufgehängt (Fig. 14). Man erhält so mit den Schlaufen 355 eine alle Schwingungen und Geräusche dämpfende zweistufige Aufhängung.

Der in Fig. 18 bis 21 dargestellte Hochdruckelektroverdichter bildet eine Ausführungsabwandlung der vorhergehenden Ausführung. Dieser Elektroverdichter hat eine flache Bauart und ein hohes Verdichtungsverhältnis. Er ist für Massenfertigung bestimmt und insbesondere durch die Ausführung des Magnetkreises und die Anordnung der Rückholfedern bemerkenswert.

Der Körper 370, in welchem der Zylinder 378 ausgebohrt ist, besteht aus einem magnetischen Werkstoff und bildet in billiger Weise einen Teil des Magnetkreises, da er die Aufgabe eines magnetischen Joches erfüllt. Der Körper 370 besitzt beiderseits der Ausnehmungen 379 zwei Schenkel 371a, 371 b, welche den Magnetkreis 372 mit Hilfe von zwei Zugschrauben 373 tragen. Der Magnetkreis 372 wird durch einen Stapel von gemäß einem C-Profil ausgeschnittenen Magnetblechen gebildet, wobei die Blechebene parallel zu der mechanischen Symmetricebene des Verdichters ist, was die Verteilung des Flusses in den Polschenkeln für geringe Eindringtiefen des Kerns erleichtert. Die Polschenkel 461 tragen die Feldwicklungen 374. Die Feldwicklungen 374 haben eine radiale Dicke e, welche kleiner als ihre axiale Länge L ist und werden durch abwechselnde Schichten von leitenden und isolierenden Bändern gebildet. Sie haben daher eine geringe seitliche Ausdehnung, sind billig, halten sehr gut mechanische Schwingungen aus und besitzen einen ausgezeichneten Wärmeauslauschkoeffizienten. Bei einer Ausführungsform -.a\\ hoher Einheitsleistung besteht das leitende Band zweckmäßig aus anodisiertem Aluminium.

Das bewegliche System weist einen geblätterten Anker 376 auf, welcher durch einen Bolzen 462 an dem in dem Zylinder 378 gleitenden Kolben 377 befestigt ist. Die dem beweglichen System zugeordnete elastische Rückholvorrichtung weist eine Hauptrückholfeder 478 und eine entgegengesetzt wirkende Hilfsrückholfeder 380 auf. weiche beide aus magnetischem Werkstoff bestehen, zu der Gleitachse X-X der beweglichen Anordnung gleichachsig und in den den »5 Zylinder 378 umgebenden Ausnehmungen 379 untergebracht sind.

Die Hauptrückholfeder 478 (Fig. 20) ist zwischen einer die mittlere Öffnung 463 des Körpers 370 umgebenden ringförmigen Schale 381 und dem umgebogenen Ende einer abgestuften Muffe 382 angeordnet, welche zwischen dem Anker 376 und dem Kolben 377 festgeklemmt ist und den Körper des Zylinders 378 umgibt. Die Hilfsrückholfeder 380 ist zwischen einei Schulter dieses Körpers und einer anderen Srhnltei ^a5 der Muffe 382 angeordnet. Je nach den Kenngrößer des dichten Strömungskreises kann es zweckmäßig sein, ohne Hilfsrückholfeder 380 zu arbeiten.

Durch die Wahl der Lage der Federn 478, 380 wer den die nicht zu dem Magnetkreis 372 und zu dem Anker 376 gehörenden magnetischen Teile von dem Luftspalt und dem die Wicklungen 374 trennender Raum möglichst weit entfernt. Hierdurch wird dci Storeinfluß dieser Teile auf den Elektromotor verringert.

Die mechanischen Teile sind femer zu einem einzigen kompakten, in jeder Hinsicht von dem elektromagnetischen Teil unabhängigen Block zusammengefaßt.

Die gesamte auf diese Weise ausgebildete Vorrichtung ist in einem dichten Mantel 466 angeordnet, welcher aus zwei miteinander verschweißten Schalen besteht, und in welchen die Zufuhrleitung 467 mündet Die Ansaugung in dem Mantel 466 erfolgt durch eint Düse 475, welche mit einer Kammer 476 verbunder ist, welche durch eine Leitung 477 mit dem Zylinder kopf 468 des Körpers 370 in Verbindung steht. Vor diesem geht eine Auslaßleitung 469 aus, welche zi einem Schalldämpfer 470 führt, von welchem eint Rohrleitung 471 zur Abfuhr des Gases oder de Druckluft ausgeht.

Der Elektroverdichterblock ist an dem Mantel 46^ durch drei Federn 472 aufgehängt, von denen zwe in Ausnehmungen 473 des Körpers 370 angeordne sind, während die dritte an einer Lasche 474 des Joch: 372ö des Magnetkreises 372 angebracht ist. De Mantel 466 kann seinerseits an einem vorzugsweisi lotrechten Halter mit Hilfe von mit nachgiebigen Un terlagen 482 versehenen Füßen 481 angebrach sein.

Die Speisung der Feldwicklungen 374 erfolgt übe eine Klemmplatte 385 (Fig. 18 und 21). Die Feld wicklungen 374 sind je an zwei Klemmenpaare 38< der Platte 2185 angeschlossen. Zwei dieser Klemmet sind ständig mit den Speiseklemmen einer Wechsel

stromquelle 387 über einen Gleichrichter 388 ver bunden. Die beiden anderen Klemmen können durcl eine Lasche 389a in Reihe geschaltet werden, was ei ner Speisung der Feldwicklungen 374 in Reihe ent

spricht. Es können jedoch auch zwei Laschen 389i>, 389c in der dargestellten Weise so angeordnet werden, daß die Speisung der Feldwicklungen 374 parallel erfolgt. Dies ermöglicht die Benutzung des Elektroverdichters an Speisenetzen mit zwei verschiedenen Spannungen, wobei die eine angenähert doppelt so groß wie die andere ist. In beiden Fällen haben die Feldwicklungen 374 einen solchen Sinn, daß sich die Magnetflüsse zueinander addieren.

Die Ausführungsform von Fig. 22 und 23 betrifft einen Niederdruckelektroverdichter mit einem Zylinder 401, welcher mit einem dem Zylinderkopf der F i g. 8 entsprechenden Zylinderkopf 402 ver jehen ist. Der Einlaßstutzen 403 ist mit einem Luftfilter 404 versehen, dessen Filterkapsel bei 405 dargestellt ist. Auf der entgegengesetzten Seite besitzt der Zylinder 401 eine Erweiterung, welche ein Gehäuse 406 bildet, gegen welches der Blechstapel des feststehenden Magnetkreises 407 gedrückt wird, dessen andere Seite durch ein zweites Gehäuse 408 festgespannt wird. Die Gehäuse 406 und 408 werden durch Bolzen 409 gegen den Magnetkreis 407 gedrückt. Die Polteile 411 des Magnetkreises 407 sind je von einer Spule 412 umgeben.

Der in dem Zylinder 401 angeordnete Verdichterkolben 413 trägt einen ringförmigen geblätterten Anker 414, welcher freitragend auf der Seite des Magnetkreises 407 angebracht und durch eine Bördelbuchse 415 befestigt ist. Der Kolben bildet eine Abstützjnuffe für die Rückholfedern.

In der Achse des Verdichters ist ein Stab 416 angeordnet, welcher in den hohlen Kolben 413 durch die Buchse 415 eintritt und an dem Gehäuse 408 befestigt

ίο ist. Der Kopf 417 des Stabes 416 dient zur Abstützung der Hauptrückholfeder 418 und der Hilfsrückholfeder 419, welche beide in dem hohlen Kolben 413 angeordnet sind. Der Verdichter ist wie bei der Ausführungsform von Fig. 10 schwingend zwischen Feder-

is blättern 421 montiert, welche von Befestigungsklötzen 422 getragen werden. Der Transport erfolgt durch einen Handgriff 423. Die Schmierung des Kolbens 413 erfolgt durch Trägheit mittels eines Schmiermittelbehälters 424, welcher mit dem Zylinder 401 durch eine Öffnung 425 in Verbindung steht.

Es ist zu bemerken, daß dieser Niederdruckverdichter besonders einfach und leicht ist und nur eine kleine Zahl von leicht zu bearbeitenden Teilen aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

Patentansprüche:

1. Elektromotor mit einem festehenden Magnetkreis mit einander gegenüberliegenden, einen Luftspalt begrenzenden Polflächen unterschiedlicher Polarität, wenigstens einer mit Stromimpulsen gleicher Richtung gespeisten Feldwicklung und mit einem Anker, der eine Hin- und Herbewegung mit veränderlichem Hub in dem Magnetfeld des Luftspalts ausführen kann und unter der Wirkung einer Rückholvorrichtung steht, wobei sich der Anker sowohl in der Ruhelage als auch in der oberen Totpunktslage im wesentlichen außerhalb des Luftspalts befindet und der festste- ¹S hende Magnetkreis und der Anker so ausgebildet sind, daß sich der magnetische Widerstand während eines Bewegungshubs monoton ändert, nach Patent 1538737, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungseinrichtung (12, 21; 201, '° 213; 201, 166; 325, 346: 377, 378;401, 413) für den Anker (18; 215; 169; 347; 376) vorgesehen ist, die \ zuständig auf einer Seite des Magnetkreises (1; 205; 311; 372; 407) liegt, und daß sich der Anker in seiner oberen Totpunktslage auf der =5 gleichen Seite des Magnetkreises wie die Führungseinrichtung befindet.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung durch einen in einem Zylinder (12; 201; 325; 378; 401) einer Arbeitsmaschine gleitenden Kolben (21; 213; 166; 346; 377; 413) gebildet ist, und daß der Anker (18; 215: 169; 347; 376; 414) freitragend am Ende des Kolbens angebracht ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (18; 215; 169; 347; 376; 414) durch ein axiales Klemmglied (151; 216; 350; 462; 415) gegen den Kolben (21; 213; 166; 346; 377; 413) gedrückt ist.

4. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Kolbens (21) mehr als doppelt so groß wie sein Durchmesser ist, und daß der Kolben mit einem Spiel zwischen 5 und 35 Mikron in dem Zylinder (12) gleitet.

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Luftspalt begrenzenden Polflächen (244; 313) teilzylindrisch sind, und daß der Anker (215; 347) wenigstens an den den Polflächen gegenüberliegenden Stellen eine zylindrische Umfangsfläche hat.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zylindrischen Polflächen größer als ihre axiale Länge (C) •st.

7. Elektromotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (347) zwei im Abstand der Breite der Polschenkel (314, 315) des Maginetkreises (311) liegende parallele Abflachungen (347a, 347b) aufweist.

8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch geknnzeichnet, daß auf das aus Kolben und Anker bestehende bewegliche System (A) eine elastische Rückholvorrichtung (B) einwirkt.

9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückholvorrichtung (B) eine Kennlinie mit veränderlicher Steigg besitzt, wobei die Steifigkeit in der oberen Totpunktslage am kleinsten ist.

10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückholvorrichtung (B) in der oberen Totpunktslage auf das bewegliche System eine Rückholkraft ausübt, welche höchstens 10 Prozent der an dem anderen Hubende von ihr auf das bewegliche System ausgeübten größten Kraft beträgt.

1 i. Elektromotor nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückholvorrichtung (B) auf einen Teil des Hubes auf Druck und dann, wenn der Anker (18) praktisch aus dem Luftspalt (4) ausgetreten ist, auf Zug arbeitet.

12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückholvorrichtung (B) in bezug auf den feststehenden Magnetkreis (372; 407) auf der gleichen Seite wie die Führungseinrichtung (377, 378; 401, 413) liegt.

13. Elektromotor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückholvorrichtung wenigstens eine Hauptrückholfeder (31; 218; 287; 349) aufweist, die auf der dem Kolben (21; 213; 166; 346) entgegengesetzten Seite des beweglichen Systems (A) zwischen dem Anker (18; 215; 169; 347) und einem mit dem feststehenden Magnetkreis (1; 205; 311) verbundenen Maschinenteil abgestützt ist.

14. Elektromotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Kolben abgewandten Stirnfläche des Ankers (215; 169) ein unmagnetischer Körper (217; 289; 348) zur Zentrierung der Hauptrückholfeder (218; 287; 349) angeordnet ist.

15. Elektromotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des unmagnetischen Körpers (289) eine zur Abstützung der Hauptrückholfeder (287) dienende Schulter (172) derart angeordnet ist, daß die Ebene der Abstützung bei allen Stellungen des beweglichen Systems (A) außerhalb des Luftspalts liegt.

16. Elektromotor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückholvorrichtung (B) wenigstens eine Hauptrückholfeder (478; 418) aufweist, die auf der Seite des Kolbens (377; 413) zwischen einem mit dem Anker (376; 414) verbundenen Hohlkörper (382; -413) und einem mit dem feststehenden Magnetkreis (378; 401) verbundenen Maschinenteil abgestützt ist.

17. Elektromotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine den Zylinder (378) umgebende Muffe (382) ist, die eine nach außen ragende Schulter aufweist, und daß die Hauptrückliolfeder (380) die Muffe (382) umgibt und an deren Schulter abgestützt ist.

18. Elektromotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper der mit dem Anker (414) verbundene hohl ausgebildete Kolben (413) ist, und daß die Hauptrückholfeder (418) im Innern des hohlen Kolbens (413) angeordnet ist und einerseits am Kolbenboden und andererseits an einem durch eine Mittelöffnung im Anker (414) in den hohlen Kolben ragenden, fest mit dem Magnetkreis (407) verbundenen Stab (416) abgestützt ist.

19. Elektromotor nach einem der Ansprüche

13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Rückstellvorrichtung (B) eine der Hauptrückholfeder (287; 349; 478; 418) entgegenwirkende Hilfsrückholfeder (290; 352; 380; 419) aufweist.

20. Elektromotor nach Anspruch 19 isnter Rückbeziehung auf einen der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsrückholfeder (290) in einer an der Stirnfläche des Ankers (169) befestigten hohlen Muffe (289) angeordnet ist und zwischen einer nach innen ragenden Schulter (172) der Mutfe und einem in das Innere der Muffe ragenden, mit dem feststehenden Magnetkreis (205) verbundenen axialen Zapfen (291) abgestützt ist. ¹S

21. Elektromotor nach Anspruch 19 untor Rückbeziehung auf einen der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsrückholfeder (352) den Zylinder (325) umgibt und an dem Anker (347) abgestützt ist. ^so

22. Elektromotor nach Anspruch 19 unter Rückbeziehung auf Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsrückholfeder (380) im Innern der Muffe (382) liegend den Zylinder (378) umgibt und an einer nach innen ragenden ^5 Schulter der Muffe (382) abgestützt ist.

23. Elektromotor nach Anspruch 19 unter Rückbeziehung auf Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsrückholfeder (419) im Innern des hohlen Kolbens (413) angeordnet und zwischen dem in den hohlen Kolben ragenden Stab (416) und einer nach innen ragenden Schulter des Kolbens abgestützt ist.

24. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem mechanischen Anschlag des beweglichen Systems (A) entsprechenden Anschlagstellung der Abstand (d,) 7wischen dem Eingang des Luftspalts (4) und der diesem zugewandten Stirnfläche (18a) des Ankers (18) zwischen 2 und 20 Prozent 4<> der axialen Länge (C) des Luftspalts (4) beträgt.

25. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhestellung der Anker (18) teilweise in den Luftspalt (4) eingetreten ist.

26. Elektromotor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Ahstand (d,) zwischen der dem Luftspalt (4) zugewandten Stirnfläche (18a) des Ankers (18) und dem Eingang des Luftspalts (4) in der Ruhestellung zwischen 0 und 20 Prozent der Länge (C) des Luftspalts beträgt.

27. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Totpunktslage einer solchen Stellung des beweglichen Systems (A) entspricht, daß die dem Luftspalt (4) zugewandte Stirnfläche (18a) des Ankers (18) außerhalb des Luftspalts (4) liegt.