DE2324759A1 - Wechselstrom-schwingankermotor, insbesondere fuer trockenrasiergeraete - Google Patents

Description

Dr.-Ing. Uwe Otzen, 7442 Neuffen

Wechselstrom-Schwingankermotor, insbesondere für Trockenrasiergeräte,

Die Erfindung betrifft einen Wechselstrom-Schwingankermotor, insbesondere für Trockenrasiergeräte, dessen Schwinganker zusammen mit mindestens einer mit ihm gekoppelten Feder ein mechanisches Schwingsystem bildet, dessen Resonanzfrequenz zwecks Anpassung an die Frequenz von 50 bzw. 60 Hz der jeweils angelegten Betriebsspannung umstellbar ist.

Derartige Motore werden wegen ihres einfachen, robusten, schalterund kollektorlosen Aufbaus gerne in Kleingeräten verwendet, die eine hin- und hergehende Antriebsbewegung erfordern.

Figur 1 zeigt in Draufsicht einen bekannten Schwingankermotor für den Antrieb eines Trockenrasiergerätes. Eine Motorgrundplatte 1 trägt einen Lagerzapfen 2 für einen Schwinganker 3 aus Polyamid,, der einerseits mit einer der Kupplung nicht näher dargestellter anzutreibender Rasiererteile dienenden Stahlbüchse 4 und der andererseits mit einem vor den Polschuhen 5 des Antriebsspulen 6 tragenden Elektromagnetkerns 7 hin- und herschwingenden Magnet- · jochs 8 versehen ist. Am Schwinganker 3 greift beidseitig je eine zylinderschraubenförmige Druckfeder 9 bzw. 10 an, von denen die ■ Druckfeder 10 sich gegen ein festes, von einem Fortsatz der

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Motorgrundplatte 1 gebildetes Widerlager 11 abstützt. Die Druckfeder 9 hingegen stützt sich gegen ein längs ihrer Achse 12 verstellbares Widerlager ab, das von einer Druckplatte 13 und einer diese tragenden Madenstellschraube 14 gebildet ist, deren aus der Druckplatte 13 herausragendes Ende in einem G-ewindeloch 15 eines zweiten Fortsatzes 16 der Motorgrundplatte 1 aufgenommen ist. Durch eine seitliche Aussparung 17 in einem Gehäuse 18 des Trockenrasiergerätes hindurch kann mittels eines Schraubenziehers die Madenstellschraube mit der Druckplatte 13 achsial verstellt werden, wodurch die Lage des Magnetjochs 8 vor den Polschuhen 5 auf maximale Leistung (Schwingamplitude) des Schwingankermotors justierbar ist.

Derartige Kleingeräte sollen häufig'mit Wechselspannungen mehrerer unterschiedlicher Frequenzen, insbesonder an 50-Hz- oder 60-Hz-Netzen, nach einem einfachen Umschalten betreibbar sein, sei es, daß sie vom Benutzer, wie z.B. von Reisenden, von einem Gebiet mit der einen Netzfrequenz in ein Gebiet mit der anderen ITetzfrequenz verbracht werden, sei es, daß man aus Gründen einer vereinfachten Fertigung und Lagerhaltung nur eine Motortype verwenden will.

Die Forderung nach wahlweisem Betrieb an Spannungen unterschiedlicher Frequenzen erfordert bei diesen synchron arbeitenden Motoren eine entsprechende Änderung der Resonanzfrequenz ihres mechanischen Schwingsystems, die einerseits von den schwingenden Massen, hauptsächlich des Schwingankers und der von ihm getriebenen Teile, und die andererseits von der Federkonstanten der mit dem Schwinganker gekoppelten Ruckstellfeder(n) bestimmt ist.

Der Motor eines bekannten Trockenrasiergerätes (Firma Braun) besitzt einen Umschalter, bei dessen Betätigung die Schwungmasse

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und damit die Resonanzfrequenz des mechanischen Schwingsystems veränderbar ist. Diese bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß aufwendige Teile zur Verlagerung und zum Festhalten einer Teilschwungmasse benötigt werden.

Bei einem anderen bekannten Trockenrasiergerät (Firma Krups) läßt sich die mechanische Resonanzfrequenz seines Schwingsystems durch Auswechseln umsteckbarer Scherköpfe mit unterschiedlichen Gewichten verändern. Diese bekannte Anordnung hat die Nachteile, daß sie sehr aufwendig ist und lose verlierbare Teile besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Wechselstrom-Schwingankermotor die Resonanzfrequenz seines mechanischen Schwingsystems in betriebssicherer und wenig aufwendiger Weise und ohne Verwendung verlierbarer Teile umzustellen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mittel·

Sine erste, sich vorzugsweise für Motore mit geringer Abhängigkeit ihrer Leistung von der relativen Lage des Schwingankers zum Stator eignende Weiterbildung der Erfindung sieht die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 angegebenen Mittel vor.

Besteht eine solche Abhängigkeit, so kann bei einer zweiten Weiterbildung der Erfindung ihre Auswirkung beim Umstellen auf eine andere Resonanzfrequenz durch die im Anspruch 5 angegebenen Mittel verringert werden.

Eine dritte Weiterbildung der Erfindung vermeidet die Auswirkung einer solchen Abhähgigkeit vollkommen durch die im Anspruch 2 angegebenen Mittel.

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Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand einiger Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt und näher beschrieben. Hierbei zeigt
Fig. 2 eine Ansicht einer nichtlinearen Feder eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ein Schaubild der Federkennlinie der in Figur 2 dargestellten Anordnung,
Fig. 4 eine Ansicht einer nichtlinearen Feder eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 ein Schaubild der Federkennlinie der in Figur 4 dargestellten Anordnung,
Fig. 6 eine Ansicht einer nichtlinearen Feder eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels mit einem einstellbaren Federwiderlager,
Fig. 8 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf die in Figur

dargestellte Anordnung bei entferntem Gehäuse, Fig. 9 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf die Innenseite der in Figur 7 dargestellten Gehäuseseitenwand Fig. 10 einen Querschnitt durch ein zu dem in Figur 7 dargestellten Federwiderlager passendes zweites Federwiderlager, und

Fig. 11 einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel mit zwei gegensinnig verstellbaren und gleichsinnig justierbaren Federwiderlagern.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist in einer der Anordnung gemäß Figur 1 ähnlichen, nicht näher dargestellten Anordnung anstelle jeder der beiden Federn (9 bzw. 10 in Figur 1) mit nichtlinearen Kennlinien eine zylinderschraubenförmige Feder vorgesehen,

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deren einer Abschnitt 20 eine geringere WindungsSteigung aufweist als ihr anderer Abschnitt 21. Gemäß der Gleichung für die Federkonstante

_mlt

8 D^ i- mm

m ι

ο
G= Schubmodul in Kp pro ram

d= Drahtdurchmesser in mm

D = mittlerer Schraubendurchmesser in mm

i. = Federwindungszahl (wirksame)

ergibt sich bei steigender Druckbelastung der Feder nach Überschreiten eines Federwegs f., , wenn die Windungen des ersten Federabschnitts 20 zur gegenseitigen Anlage gekommen sind, eine sprunghafte Verminderung der wirksamen Federwindungszahl i» von der Gesamtwindungszahl auf die Windungszahl des Federabschnitts 21 und damit ein Knick in der Federkennlinie. Diese setzt sich also aus zwei 'Abschnitten mit den unterschiedlichen (linearen) Federkonstanten C-, und CU zusammen.

Durch Verändern des Ruhearbeitspunktes der Feder, das durch ein achsialeH Verstellen eines oder beider Federwiderlager bewirkbar ist, kann die Resonanzfrequenz des von den Federn und den mit ihnen gekoppelten schwingenden Massen gebildeten mechansichen Schwingsystems leicht verändert werden und dabei auf zwei verschiedene tferte eingestellt werden, die für den Betrieb des Schwingankermotors mit 50 Hz oder mit 60 Hz erforderlich sind.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel sind zwei zylindrische Druckfedern 40 vorgesehen, deren Windungssteigung sich von einem" Ende zum andern Ende hin stetig ändert. Auf diese Weise ergibt sich mit steigender Druckbelastung und damit Verkürzung der Feder

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eine stetige Abnahme der freien (wirksamen) Federwindungszahl L, und damit eine stetige Zunahme der Federsteifheit, so daß die Federkennlinie 50 progressiv ansteigt.

Ein' drittes Ausführungsbeispiel, verwendet tonnenförmige Druckfedern, in deren Mittelbereich 60, der die größeren Windungsdurchmesser aufweist, die Windungssteigung kleiner ist als in den beiden geringere Windungsdurchmesser aufweisenden Endbereichen 61 und 62. Auf diese Weise ergibt sich eine noch ausgeprägtere Knickkennlinie als diejenige der Figur 3.

Hier muß angemerkt werden, daß bei der Erfindung nicht nur verschiedene Formen im Prinzip schraubenförmiger Federn, wie z.B. auch hanteiförmige Schraubenfedern, angewandt werden können, sondern jede Art von Federn mit nichtlinearer Kennlinie, wie z.B. Tellerfedern, die sich konstruktiv zum Koppeln mit der Masse eines Schwingankers eignen. Hierbei sollen -unter "nichtlinearen Kennlinien" sowohl Knickkennlinien als auch stetig gekrümmte Kennlinien mit progressiv verlaufender Krümmung als auch Mischformen dieser Kennlinien verstanden werden.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel sitzt ein Ende einer Feder 70 mit nichtlinearer Kennlinie auf einer Druckplatte 71 eines verstellbaren Widerlagers, die vom Ende einer Schraube 72 getragen wird, die vom G-ewindeloch 73 eines Fortsatzes 74 einer nicht näher dargestellten Motorgrundplatte aufgenommen ist und die einen Sechskantkopf 75 besitzt. Der Sechskantkopf 75 ist drehfest von einem innen nach Art eines Ringschlüssels ausgebildeten Hohlvielkant eines zylindrischen Kupplungsteils 76 aufgenommen, dessen ebenfalls zylindrischer, stirnseitig mit einem Betätigungsschlitz 77 versehener Fortsatz 78 durch eine seitliche Aussparung eines Gehäuserandes 79 des Trockenrasiergeräts nach außen ragt. Eine

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sich gegen den Fortsatz 74 der Motorgrundplatte abstützende Tellerfeder 80 drückt gegen eine innere Stirnseite des Kupplungsteils 76, so daß deren äußere Stirnseite zusammen mit einem radialen Fortsatz 81 gegen eine Innenseite des Gehäuserandes 79 gedrückt wird. Ein an der Innenseite des Gehäuserands 79 sitzender Fortsatz 82 bildet einen beidseitig wirkenden Anschlag für · den Fortsatz 81 des Kupplungsteils 76 bei dessen Verdrehen um etwas mehr als 180°, und eine.äußere Stirnseite des Fortsatzes 81 weist eine kugelkalottenförmige Ausbuchtung 83 auf, die sich in eine von zwei entsprechend geformten Aussparungen 84 legt, die in der Innenseite des G-ehäuserands 79 auf beiden Seiten des Fortsatzes 82 angeordnet sind und so den Kupplungsteil 76 in den zwei beim Anschlag an den Fortsatz 82 bedingten Endstellungen rasten.

Die Drehbewegung des Kupplungsteils 76 zwischen seinen beiden gerasteten Endstellungen und die Steigung der Schraube 72 sind so gewählt, daß der dabei von der Schraube 72 und damit auch von. der Druckplatte 71 ausgeführte achsiale-Hub in den beiden Endstellungen Federkonstanten ergibt, bei denen sich gerade die beiden gewünschten Resonanzfrequenzen des mechanischen Schwingsystems für dessen Antrieb mit 50 Hz bzw. mit 60 Hz einstellen. Beim Zusammenbau ist ein Abgleich dadurch leicht möglich, daß vor dem Einbau des Schwingmotors in das Gehäuse zunächst der Abgleich auf eine dabei erforderliche erste Resonanzfrequenz vorgenommen wird und dann erst das Kupplungsteil 76 mit dem Sechskantkopf 75 in der zugehörigen Endlage verbunden wird.

Die der in Figur 7 dargestellten Feder 70 gegenüberliegende Feder 100 wird von einem einstellbaren Widerlager aufgenommen, das aus einer Druckplatte 101 und einer diese tragenden Madenschraube besteht, die in einem Fortsatz 103 einer nicht näher dargestellten Motorgrundplatte aufgenommen und klemmend festgehalten ist. Mit

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Hilfe dieses kontinuierlich einstellbaren Widerlagers ist es möglich, gleichzeitig mit dem oben beschriebenen Abgleich auf eine Resonanzfrequenz den Motor auf größte Leistungsabgabe durch Justieren der relativen Lage des Schwingankers zu den Polschuhen einzustellen, wobei allerdings die Verstellbewegung beider Widerlager nicht rückwirkungsfrei sind.

Beim fünften Ausführungsbeispiel sind zwei drehfest in als Führungen ausgebildeten Fortsätzen 110 und 111 einer nicht näher dargestellten Motorgrundplatte achsial verschiebbar gelagerte Druckplatten 112 mittels einer gemeinsamen, ein Links- und ein Rechtsgewinde tragenden Stellspindel 113 gegensinnig verstellbar, so daß bei der Verstellbewegung die Lage des von der Stellspindel 113 durchsetzten Schwingankers 114 gegenüber den Polschuhen unbeeinflußt bleibt.

In nicht näher dargestellter Weise ist das aus dem Fortsatz 111 herausragende Ende der Stellspindel in der aus den Figurn 7 bis 9 ersichtlichen Weise mit einer zwei rastbare Endstellungen aufweisenden Stellvorrichtung versehen, und beide Enden der Stellspindel 113 sind zwischen zwei achsial angreifenden Klemmschrauben zusätzlich justierbar, von denen eine nicht näher dargestellte erste Klemmschraube den Betätigungsschlitz (77 in Figur 7) durchsetzt und sich gegen den Sechskantkopf (75 in Figur 7) legt, und von denen eine zweite Klemmschruabe 115 von einem heben dem Fort- ■ satz 110 gelegenen dritten Fortsatz 116 gehalten wird.

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Claims (6)

Akte 96-1 Schutzansprüche

1) Wechselstrom-Schwingankermotor, insbesondere für Trockenrasiergeräte, dessen Schwinganker zusammen mit mindestens einer mit ihm gekoppelten Feder ein mechanisches Schwingsystem bildet, dessen Resonanzfrequenz zwecks Anpassung an die Frequenz von 50 Hz bzw. 60 Hz der jeweils angelegten Betriebsspannung umstellbar ist, dadurch gekennzeichne t, daß die Feder (20, 21; 40; 60, 61, 62; 70; 100) eine progressive (nichtlineare) Kennlinie hat und die Umstellung durch Verändern der Federvorspannung vornehmbar ist,

2) Schwingankermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20, 21; 40) eine abschnittsweise (Cp Go) lineare Kennlinie, mit progressivem Gesamtverlauf hat.

3) Schwingankermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (40) eine stetig progressive Kennlinie hat.

4) Schwingankermotor nach Anspruch 1 oder folgenden, mit zwei achsial etwa fluchtenden schraubenförmigen Druckfedern, deren einander zugewandten Enden sich beidseitig am Schwinganker und deren voneinander abgewandten Enden sich jeweils an einem mit einem Motorgestell verbundenen Widerlager abstützen, von ■ denen eines achsial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das verstellbare Widerlager·(71, 72) ein Betätigungsorgan (77, 78) besitzt, das von außen

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leicht "bedienbar und in zwei, Torzugsweise gerastete, Endstellungen verbringbar ist, in denen sich Vorspannungen ergeben, bei denen für den Betrieb mit 50 bzw. 60 Hz erforderliche Resonanzfrequenzen des Schwingsystems auftreten.

5) Schwingankermotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Schraube (102), vorzugsweise einer Madenschraube, auch das andere Widerlager (100, 101) verstellbar ist.

6) Schwingankermotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Widerlager (112) mittels eines gemeinsamen, von außen leicht bedienbaren Betätigungsorgans (113 und 75 bis 83 in Fig. 7) in Bezug auf die Federvorspannung gleichsinnig verstellbar sind.

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