DE2115456A1

DE2115456A1 - Schwingankermotor

Info

Publication number: DE2115456A1
Application number: DE19712115456
Authority: DE
Inventors: Nicholas D. West Seneca; Meyer William H. East Aurora; Bauer Paul R. Akron; N.Y. Trbovich (V.StA.)
Original assignee: Servotronics Inc
Current assignee: Servotronics Inc
Priority date: 1970-05-21
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1971-12-02
Also published as: US3639871A; DE2115456C2; GB1352021A; CA927461A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen £.\ 10456

zur Eingabe vom 27. MärZ 1971 VA// Name d. Anm. SerVOtrOnXCS , IllC.

3 chwinganlce rmo t ο r

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Schwingankermotoren, sowie insbesondere neue und nützliche Schwingankermotorkonstruktionen, welche verbesserte Ankerlagereinrichtungen aufweisen.

Elektromechanische Betätigungseinrichtungen von der Art des Schwingankermotors werden in ausgedehntem Maße in elektro-hydraulischen, elektro-pneumatischen und Heißgas-Servoanlagen verwendet. Diese Schwingankermotoren weisen Anker auf, welche meist auf entgegengesetzten Seiten durch seitlich gerichtete Wellen abgestützt werden, die mit dem Gehäuse verbunden sind und als Torsionsfedern dienen, welche eine mechanische Federkonstante aufweisen. Diese mechanische Federkonstante wird durch den Polarisationsfluß von permanenten Magneten beeinflußt, die in dem Motor angeordnet sind«, Die permanenten Magnete haben die Wirlamg einer negativen Feder, welche die Steifheit der mechanischen Feder vermindert, was eine kombinierte Gesamtfederkonstante ergibt. Die Gesamtfederkonstante ist sehr kritisch, indem sie die Ankerverechiebung ermöglicht oder derselben Widerstand leistet entsprechend einer Kraft, welche sich aus dem auf den Motor einwirkenden Eingangsregelstrom ergibt. Es ist schwierig, für die Torsionswellen enge Toleranzen aufrecht zu erhalten, und unerwünschte Beanspruchungen werden erzeugt, wenn sie durch die örtliche Entfernung vom Material abgestimmt werden. Eine solche Torsionsstabanordnung ist unter den Bedingungen einer starken Schwingung auch in sich unstabil.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Ausbildung eines Schwingankermotors, welcher eine verbesserte kompakte Ankerstütze aufweist, die als eine mechanische Feder dient.

109849/1017

211 5 4 5 β

-Der Schwingankermotor gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen zur Lagerung des Ankers dienenden kompakten Federteil, der mit der unteren Nebenschlußplatte des Motors verbunden ist und als ein Auslegerbalken wirkt, wobei der Anker auf dem oberen Ende des Federteils angeordnet ist. Die mechanische Federkonstante des Federteils kann eingestellt werden, indem der Steg des Teils durchbohrt oder auf andere Weise Material von.demselben entfernt wird, so daß die Form des Steges abgeändert wird, um die Federkonstante desselben zu verändern.

Die Erfindung betrifft daher einen Schwingankermotor, der ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten Anker aufweist. Der Anker ist zwecks Schwingbewegung auf einem zur Lagerung des Ankers dienenden aufrechten kompakten Teil abgestützt, der an seinem unteren Ende mit der unteren Nebenschlußplatte des Motors verbunden ist und der den Anker an seinem oberen Ende trägt. Die mechanische Federkonstante des Federteils kann eingestellt werden, indem Material vom Steg des Federteils entfernt wird, wodurch auch der Drehpunkt des Ankers bestimmt wird.

Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden genauen Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in deren Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schwingankermotors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des ßchwingankermotors gemäß Fig. 1,

Fig. 3 in größerem Maßstab einen senkerechten Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 in größerem Maßstab einen senkrechten Schnitt nach der

T 36/6 . , - 2 -

109849/1017

Linie 4-4 der Figo 2,

Fig. 5 in größerem Maßstab einen-waagerechten Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2 und

Fig. 6 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig.

In der Zeichnung ist ein Schwingankermotor gemäß der Erfindung dargestellt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. Der Motor besteht aus einer Grundplatte 12, auf welcher ein Gehäuse 14 mittels Schrauben 16 befestigt ist, die durch Öffnungen in der Platte 12 hindurchgehen und in vom Gehäuse 14 getragene Muffen 20 (Figuren 5 und 6) eingeschraubt sind. Das Gehäuse 14 ist auf zwei ~egenaberliegenden Seiten mit verhältnismäßig großen Öffnungen 22 zur Aufnahme der gegenüberliegenden Endteile 24 eines Ankers 26 versehen. Die beiden anderen Seiten des Gehäuses 14 sind mit einer Vielzahl verhältnismäßig kleiner Öffnungen 28 versehen, t.ie Ilülilzvecken dienen.

Der magnetische Kreis ist von allgemein bekannter Art. Derselbe besteht beispielsweise aus einer unteren Hebenschlußplatte 30 aus magnetischem Material, die auf der Platte 12 mittels der Schrauben 31 befestigt ist, und aus einem Paar unterer magnetischer Polschuhe 32, die auf der Oberseite der Nebenschlußplatte 30 an den gegenüberliegenaen Enden derselben im Abstand von der Unterseite des Ankers 26 angeordnet sind. Die Polschuhe 32 sind an der unteren magnetischen Uebenschlußplatte 30 durch entsprechende Befestigungsmittel befestigt, wie zum Beispiel Schrauben ;3, die durch die Platte 12 und die untere Nebenschlußplatte 30 nach oben hindurchgehen. Eine obere Nebenschlußplatte 34 aus magnetischem Material ist auf der Unterseite einer oberen Deckelplatte 36 angeordnet, welche ihrerseits am Gehäuse 14 mittels Schrauben 38 befestigt ist, die durch Öffnungen im Deckel 36 hindurchgehen und in vom Gehäuse 14 getragene Muffen 42 (Fig„ 6) eingeschraubt sind. Ein Paar oberer magnetischer Polschuhe 44 ist auf der Unterseite der oberen magnetischen Hebenschlußplatte 34 im Abstand von der Oberseite des Ankers 26 mittels Schrauben

'-' 3 O/G - 3 -

109849/1017 0AD OWÖINAL

45 befestigt, welche durch ausgerichtete Öffnungen im Deckel und in der Nebenschlußplatte 34 hindurchgehen.

Permanente Magnete 46 sind auf den gegenüberliegenden Seiten der unteren Polschuhe 32 bzw. der oberen Polschuhe 44 vorgesehen. Zwei Steuerspulen 48 sind einwärts von den Polschuhen 32 und 44 rund um den Anker 26 angeordnet, wie die Figuren 3 und zeigen, um den relativen Fluß zu verändern, der auf die entgegengesetzten Enden des Ankers 26 einwirkt. Die Magnete 46 können an den Polschuhen 32 und 44 durch eine entsprechende Gießverbindung befestigt werden, wie zum Beispiel ein Epoxyharz. Auch die Spulen 48 könen an den Nebenschlußplatten 30 und 34 durch eine ähnliche Gießverbindung befestigt werden. Mit jeder Spule 48 " sind entsprechende elektrische Leitungen 49 verbunden, welche sich durch die Deckelplatte 36 nach oben und außen erstrecken zwecks Befestigung an einer (nicht dargestellten) elektrischen Stromquelle. Die vorstehend beschriebenen magnetischen Kreise und deren Wirkungsweise sind bekannt, so daß eine genauere Beschreibung nicht erforderlich erwscheint_o

Der Anker 26 weist im Grundriß eine im allgemeinen rechteckige Form auf und kann aus einem kompakten Teil magnetischen Materials geformt werden oder gewünschtenfalls aus gestapelten, nebeneinander liegenden Lamellen magnetischen Materials, die durch einen entsprechenden isolierenden. Klebestoff miteinander verbunden ■ sind, wie zum Beispiel ein Epoxyharz, Die-entgegengesetzten Enden des Ankers 26 sind bei 50 geschlitzt, um Paare von Fingern 52 zu bilden, die an den freien Enden mit Verdickungen versehen sindo In den Verdickungen sind Stromabnahmemittel in Form von gebohrten Öffnungen 56 vorgesehen^ um Stromabnahmeteile aufzunehmen. Die Seiten des Ankers 26 sind bei 58 (Figuren 5 und 6) geschlitzt,, um die nach oben gerichteten Finger 60 eines zur Lagerung des Ankers dienenden kompakten Federteils 62 aufzunehmen.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung bildet die Anordnung des zur Lagerung des Ankers dienenden kompakten Federteils 62, welcher mit einem Paar nach unten vorstehender Ansätze 64 vasehen

109849/1017

ist, die in Schlitze 66 eingreifen, welche an den Seiten der unteren Nebenschlußplatte 30 vorgesehen sind. Die Ansätze 64 können mit den Schlitzen 66 verbunden oder auf andere Weise in denselben befestigt werden. Der Federteil 62 wirkt wie ein Auslegerbalken mit einer Last an seinem Ende, wobei die Last aus dem Anker 26 besteht, der durch den Teil 62 schwenkbar abgestützt wird zwecks Bewegung der entgegengesetzten Enden des An-, kers 26 unter dem Einfluß der Steuerspulen 48. Der Federteil besteht vorzugsweise aus Berylliumkupfer, kann aber auch aus irgendeinem entsprechenden nichtmagnetischen Federmaterial geformt v/erden.

Die Dicke des zur Lagerring des Ankers dienenden Federteils 62 ist in seinem mittleren Stegteil verringert, wie bei 68 gezeigt ist, um die Federungswirkung des Teils 62 zu erleichtern. Ein ebener Sattelteil 70 ist am oberen Ende des Federteils 62 zwischen den Fingern 60 desselben vorgesehen, um den mittleren Teil des Ankers 26 abzustützen.

Der kompakte Federteil 62 bietet mehrere Vorteile. Einmal hält derselbe den Anker 26 von den unteren und oberen Nebenschlußplatten 30, 34 in Abstand und hält den gewünschten Abstand zwischen denselben unter Schwingungs- und Beanspruchungsbedingungen v/irksamer aufrecht als die üblichen seitlich gerichteten Torsionsstäbe. Es ergibt sich eine stabilere Ankerlagerung als durch die Torsionsstäbe, da durch die Breite und Einstellung relativ zum Anker eine seitliche Stabilität vorgesehen wird.

Auch die Federkonstante des Federteils 62, der als eine mechanische Feder wirkt, kann durch Abänderung der Stegform des Teils 62 verändert werden. Dies geschieht, indem eines oder mehrere Löcher 72 in den Stegteil 68 gebohrt werden oder indem auf andere '.feise Material vjn demselben entfernt wird. Auf diese Weise kann die Federkonstante des Teils 62 leicht und rasch verändert v/erden, um die gewünschte Gesamtfederkonstante zu erhalten. Während beispielsweise ein kreisförmiges Loch dargestellt ist, könsich aus einer solchen Entfernung von Material Schlitze und

T 3G/G . - 5 -

109849/1017

C 211F45B

>■ Öffnungen von anderer Form ergeben.

Die Größe des Federteils 62 ist derart, daß die Entfernung von Material denselben nicht übermäßig beansprucht, im Gegensatz zu den üblichen kleineren und empfindlicheren seitlich gerichteten Torsionsstäben, bei welchen die Entfernung von Material leicht unerwünschte Beanspruchungsstellen erzeugen kann.

Außer der -Veränderung der Federkonstanten bestimmt die Entfernung von Material vom Federteil 62 den Drehpunkt des Ankers, weil sich der Federteil um seinen schwächsten Punkt biegt,und dies ist der Bereich, wo das Material entfernt worden ist, näm- h lieh an der Öffnung 72. Die öffnung 72 wird daher gewöhnlich dicht angrenzend an den Anker 26 angeordnet, wodurch der Drehpunkt desselben angehoben wird. Während die Öffnung 72 eine Schwächungszone bildet, welche auf diese Weise verwendet wird, ist die körperliche Größe und Art des Federteils 62 derart, daß derselbe der sich ergebenden Beanspruchung Widerstand leisten kann.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Ziele der Erfindung vollständig erreicht werden. Es ist nur ein Ankerlagerteil erforderlich, und derselbe ergibt eine sehr stabile Lagerung, welche abgestimmt werden kann und deren Drehpunkt durch die örtliche Entfernung von Material leicht und einfache angehoben wer- * den kann, ohne daß der Teil in unerwünschter Weise beansprucht wird.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene beispielsweise Ausführungsform beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche

^{T 36/6} 109849/1017

Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Ein_Babe vom 27. März 1971 vA/ / Name d. Anm. ServotronJLcs, Inc ο

PATENTANSPRÜCHE

' 1. ) Schwingankermotor, gekennzeichnet durch einen im allgemeinen kompakten mechanischen Federteil (62), der angrenzend an ein Ende abgestützt ist, und durch einen Anker (26), der auf aem Teil (62) angrenzend an das entgegengesetzte Ende desselben sv.-ecks Schwingung um eine Achse angeordnet ist, wobei sich der Teil (62) im allgemeinen senkrecht zur Ebene des Ankers (26) erstreckt und nach Art eines Auslegerbalkens biegt, um sich der Ankerschwingung anzupassen.

Schwingankermotor nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (62) eine Breite aufweist, die ein Mehrfaches seiner Dicke beträgt, und quer zum Anker (26) verlängert ist.

3. Schwingankermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (62) einen mittleren Stegteil (68) mit in der Längsrichtung des Ankers (26) verringerter Dicke aufweist.

4. Schwingankermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (62) eine die Federkonstante bestimmende durchgeehende Öffnung (72) aufweist.

5. Schwingankermotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (72) angrenzend an den Anker (26) angeordnet ist und auch die Achse bestimmt.

6. Schwingankermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (26) zwischen seinen Enden gelagert ist und sich in entgegengesetzten Richtungen über den Teil (62) hinaus erstreckt.

- 7 109849/1017

7. Schwingankermotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (26) angrenzend an die entgegengesetzten Enden desselben mit Stromabnahmemitteln (49) versehen ist.

8. Schwingankermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (62) angrenzend an das untere Ende des Gehäuses (14) abgestützt ist.

9. Schwingankermotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ' mit dem Anker (26) vereinigte magnetische Steuereinrichtungen.

10. Schwingankermotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Steuereinrichtungen aus unteren und

ψ oberen magnetischen Nebenschlußplatten (30, 34) bestehen, aus Polschuhen (32, 44), die auf den Nebenschlußplatten im Abstand vom Anker (26) auf entgegengesetzten Seiten desselben angeordnet sind, aus permanenten Magneten (46), die mit den Polschuhen vereinigt sind, und aus elektromagnetischen Steuerspulen (48), die mit dem Anker (26) verbunden sind, um den auf denselben einwirkenden magnetischen Fluß wahlweise zu verändern, wobei das
eine Ende des Federteils (62) mit einer der Nebenschlußplatten (30) verbunden ist.

T 36/6 - 8 -

109849/1017