DE2740117A1

DE2740117A1 - Elektromotor bzw. elektroantrieb

Info

Publication number: DE2740117A1
Application number: DE19772740117
Authority: DE
Inventors: John A Herr; Wolfgang Jaffe
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1976-09-07
Filing date: 1977-09-06
Publication date: 1978-03-09
Also published as: US4092569A; GB1530777A; US4143606A; JPS5333310A

Description

fAIthTANWKOE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT _n

MÜNCHEN DIH..-ING. J. GLAEStR HAMBURG 27AU

KDNlGiTRASSEIt 5» Sept. 1977

2000 HAMBURG 50,

TElEFON: 38U13 TELEGRAMMk: IElEX: 71?»/? ItAiP D

W. 27 191/77 2o/vi

The Singer Company, Elizabeth, New Jersey (V.St.A.)

Elektromotor bzw. Elektroantrieb.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Permanent-Magnetantrieb mit einem oder mehreren Ankern und insbesondere auf Permanent-Magnet-Glelchstromnotoren und -antriebe derjenigen Art* welche nichtmagretIsche Anker aufweisen, welche innerhalb eines einzigen Luftspalt β angeordnet sind, welcher durch in Umfangsrlchtung befestigte Permanent-Magneto gebildet wird, welche entgegengesetzt polarisierte Polflächen aufweisen, welche auf die Achse der Anker hin gerichtet sind. Derartige Motoren sind bekannt aus der US-PS jj 891 876 und sind durch eine verhältnismSBig kleine Größe,durch ein geringes Gewicht und durch ein hohes Drehmoment-Trägheits-Verhältnis gekennzeichnet und weisen weiterhin eine lange Bürstenlebenszelt auf und sind frei von Inhärenter elektromag-

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BANK. DfUTSCHf IANK AO, KAMBURG (HZ MWOOI, KONTO NR. 45/18923 - POSTSCHECK. HAMBUKG 147B44-205

netlscher Interferenz (EMI). Mehrfachanker-Penianent-Magnetmotoren sind In der Technik bekannt. Jedoch weisen sie ein verhältnismäßig kleines Drehmcment-Träghelts-Verhältnls auf und besitzen darüber hinaus eine große A nicer Induktivität, welche zur geringen !Commutation und zwangsläufig zu einer großen EMI beiträgt. Da derartige Motoren weiterhin alt Ankern ausgebildet sind, welche Eisenlaroellen bzw. Eisenschichtteile aufweisen und einen verhältnismäßig schmalen Luftspalt haben, 1st es schwierig, Kopplungen zwischen benachbarten Ankerwicklungen zu vermeiden, und wenn zwei oder mehrere Anker verwendet werden, wird bevorzugt, Jeden Anker in einem magnet1sehen Kreis zu haltern, welcher vom magnetischen Kreis des anderen Ankers Im wesentlichen Isoliert ist.

Gemäß der Erfindung wird ein Motor oder ein Antrieb geschaffen, welche eine Mehrzahl fester nichtmagnetischer Anker aufweist, welche zwischen gegenüberliegenden Permanent-Magneten liegen, welche einen einzigen Luftspalt zwischen sich festlegen. In welchem die festen nichtmagnetIschen Anker angeordnet sind. Die Permanent-Magnete bestehen vorzugsweise aus Legierungen der Elemente der Gruppe seltener Erden, wobei eine derartige Zusammensetzung beispielsweise unter dem Namen Lanthanet bekannt 1st.

Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung wird der Begriff "Luftspalt" dahingehend definiert, daß es sich hierbei um eine nichtmagnetische Unterbrechung bzw. Diskontinuität In einem ferromagnetisehen Stromkreis handelt (vergl. Modern Dictionary of Electronics, Bobbs-Merrlll Company, Inc.). Unter Verwendung

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derartiger Magnete aus Verbindungen seltener Erden ist es möglich, feste nichtmagnetische Anker zu verwenden, wobei Jeder für sich an einer entsprechenden einzelnen Welle befestigt ist und zu beiden Seiten drehbar gelagert ist und sich in einem einzigen Luftspalt befindet, welcher groß genug ist, um die Anker aufzunehmen. Die Anker sind ausreichend groß, um Umfangsschlitze aufweisen zu können, in welche die Wicklungen eingelegt werden können. Eine ausreichende Luftspalt flußdichte wird durch die hohe Koerzitivkraft der Magnete aus Elementen der Gruppe seltener Erden ungeachtet des großen Luftspaltes geschaffen, um praktikable Gleichstrommotoren zu schaffen, welche durch ihre verhältnismäßig kleinen Abmessungen, ihr niedriges Gewicht und ihr hohes Drehmoment-Trägheits-Verhältnis gekennzeichnet sind. Dadurch daß weiterhin die Anker nicht magnetisch sind, kann mehr als nur ein Anker in einem gemeinsamen magnetischen Stromkreis angeordnet werden, welcher durch die gegenüberliegenden Permanent-Magnete geschaffen wird, ohne daß irgendein Pro-'blem hinsichtlich der Kopplung zwischen benachbarten Wicklungen entsteht. Demgemäß kann ein Paar derartiger Permanent-Magnete verwendet werden, um einen gemeinsamen Fluß bzw. ein gemeinsames Feld für mehr als einen nichtmagnetischen Anker zu schaffen. Weiterhin kann, weil die vorgenannten Charakteristiken eines derartigen Motors gegeben sind und insbesondere, weil ein derartiger Motor ein hohes Drehmoment-Trägheits-Verhältnis aufweist. Jeder Anker separat durch Steuerung des Stromzustandes bzw..der Stromführung zu Jeder Ankerwicklung des entsprechenden Ankers gesteuert werden, um auf diese Art und Weise die Funktion oder den Ausgang Jedes Ankers zu verändern, ohne die Funktion

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oder den Ausgang irgendeines der anderen Anker zu beeinflussen. Ein einziger Motor der vorgenannten Art gemäß der Erfindung kann daher in einer solchen Umgebung verwendet werden, wie sie beispielsweise in einer Nähmaschine gegeben ist, um eine Vielfalt von Funktionen zu steuern, beispielsweise die Drehbewegung für die Hauptwelle und für die Ankerwelle, um eine hin- und hergehende Bewegung für den Stoffschieber festzulegen, welcher verwendet wird, um ein Arbeitsstück zum Nähen vorzuschieben,und um eine hin- und hergehende Bewegung für die Stichfeldbreitensteuerung festzulegen, wodurch die seitliche Lage der Nadel zwischen aufeinanderfolgenden Durchstichen durch das Arbeitstück gesteuert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Pig. 1 zeigt eine schaubildliche Ansicht eines Motors bzw. eines Antriebs gemäß der Erfindung, wobei einige Teile des Antriebs bzw. des Motors weggelassen bzw. aufgebrochen dargestellt sind, um den Aufbau besser erläutern zu können.

Pig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Motors bzw. Antriebs gemäß Fig. 1.

Fig. 3 ist einschematischer Stromlaufplan, welcher für den Motor bzw. den Antrieb gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

Pig. 4 ist eine schaubildliche Ansicht einer

Nähmaschine, welche in unterbrochenen Linien dargestellt ist und einen Motor bzw. Antrieb gemäß der Erfindung beinhaltet, um mit Hilfe

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dieses Motors bzw. Antriebes die verschiedenen Punktionen der Nähmaschine steuern zu können.

Pig. 5 ist eine Seitenansicht eines Einzelantriebs nach einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Motor bzw. Antrieb gezeigt. Zur Vereinfachung der nachfolgenden Beschreibung wird anschließend lediglich von einem Motor gesprochen. Der Motor weist einen Rahmen 10 aus einem magnetisch leitenden Material auf. An gegenüberliegenden inneren Flächen des Rahmens 10 sind blockförmige Permanent-Magnete 12 befestigt, wobei die Magnete 12 vorzugsweise aus Kobaldlegierungen der Elemente der Gruppe seltener Erden hergestellt sind und aus einem Material bestehen können, das beispielsweise unter der Bezeichnung Lanthanet im Handel erhältlich ist. Die Magnete 12 werden über ihre kleinen Abmessungen magnetisiert,und wenn sie in das Gehäuse 10 des Motors eingesetzt sind, werden.sie so angeordnet, daß die inneren Pol flächen vorzugsweise flache Pol flächen entgegengesetzter Polarität darstellen, wie dies in Fig. 2 mit ^ηΝ^η und ⁿSⁿ angedeutet 1st. Die Magnete 12 bilden den einzigen Arbeitsluftspalt des Motors. Diese Art eines Magneten, der In der in den Figuren dargestellten Art und Weise ausgebildet 1st, führt zu einem flachen Polflächenaufbau, wodurch eine¹ gleichförmige Flußdichte im Arbeitsluftspalt erzeugt wird. Es 1st selbstverständlich, daß der Rahmen 10 als Rückkehrpfad mit niedriger Induktivität für den von den Magneten 12 erzeugten Fluß dient, welohe in de« Luftspalt zwischen den Polen N und S einen Arbeitsfluß hoher Flußdichte

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als Folge der hohen Koerzitivkraft der Magnete erzeugen.

In Fig. 2 ist eine Mehrzahl fester nichtmagnetischer zylinderförmiger Anker 16, l8 und 20 gezeigt, wobei die Anker 16, 18 und 20 zwischen den Magneten 12 innerhalb deren Umgrenzung angeordnet sind. Der Luftspalt ist mit AO in Fig. 2 angegeben. Weiterhin ist in Fig. 2 zu sehen, daß die Magnete 12 und die Anker l6, l8 und 20 einen Zwischenraum einnehmen, welcher kleiner ist als die seitliche Weite des Rahmens 10, um Abstände zwischen diesen Teilen an beiden Seiten freizulassen, wobei diese Abstände bzw. Räume vorzugsweise nicht kleiner als die Hälfte der Länge des Luftspalts sind, wie dies in Fig. mit Ag/2 angegeben ist. Diese Bemessung dient dazu, einen Fluß durch den einzigen Luftspalt ohne irgendeinen nachteiligen Effekt von den Endteilen des Rahmens 10 her sicherzustellen. Während die Anker 16, l8 und 20 aus irgendeinem nichtmagnetischen Material hergestellt sein können, wird vorzugsweise ein geformter oder gespritzter Kunststbffteil mit geringem Gewicht und isolierendem Material bevorzugt eingesetzt, wobei die Wellen 22, 24 und 26 einstückig mit den entsprechenden Ankern l6, l8 und 20 ausgebildet sind. Die Wellen 22, 24,und sind drehbar in zweckmäßigen Lagerungen gelagert, welche an einem Ende des Rahmens 10 (nicht gezeigt) und «ft dem anderen Ende in einer nichtjgezeigten BUrstenplatte angeordnet sind. Die Befestigung der Rotorwellen in Lagerungen und in einer BUrstenplatte

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kann durch Irgendeine zweckmäßige Einrichtung bewerkstelligt werden, beispielsweise in der in der US-PS J> 891 876 offenbarten Art. Zu Zwecken der Erläuterung der vorliegenden Erfindung reicht es aus zu erwähnen, daß der Halterungsaufbau eine starre Lagestabilität für die Anker innerhalb des Luftspalts sicherstellt und ermöglicht, daß ein maximales Drehmoment auf die Rotorwellen übertragen wird.

In der US-PS J> 891 876 ist ein Anker dieser Art mit in Längsrichtung angeordneten Umfangsschlitzen versehen, wobei in diesen Schlitzen die Wicklungen in bekannter Art und Weise eingelegt worden sind und zu Kommutatoren 28, 30, j52 geführt werden (Fig. 1). Weiterhin sind nicht gezeigte Bürsten vorgesehen, welche mit den Kommutatoren in Berührung sind und eine Stromführung zu den Ankerwicklungen von einer bekannten äußeren Spannungsquelle ermöglichen. Da der Anker dieser Ausführungsform selbst bereits aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, ist keine separate Schlitzisolierung bzw. Nutisolierung erforderlich, so daß der gesamte Nutraum wirksamer ausgenutzt werden kann, um die Ankerwicklung bzw. die Ankerwindungen aufzunehmen, was tn einer hohen Menge Kupfer pro Nut führt im Vergleich zu dem Fall, wo ein bekannter Eisenanker mit einer separaten Nutisolierung versehen werden muß. Da, wie oben bereits festgestellt, die Anker l6, l8 und 20 kein magnetisches Material enthalten, möglicherweise mit Ausnahme der Wellen 22, 2k und 26, welche, falls notwendig, aus nichtmagnetischem Material hergestellt werden können, wird kein oder nur ein geringer Einfluß auf die Pluövertellung in dem Luftspalt von den Ankern l6, l8 und 20 ausgeübt und daher können die Magnete 12 auf ein-

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fachste Art und Weise mit flachen Pol flächen ausgebildet werden und die Luftspaltflußdichte nimmt eine erwünschte gleichförmige Verteilung ein. Dies führt zu einem Aufbau, in welchem die Anker Durchmesser und Längen haben, welche mit den Abmessungen der Permanent-Magnete in Querrichtung zur Magnetisierung übereinstimmen. Daher sind weiterhin die Ankerreaktions-MagnetkrMfte zufolge der Ankerströme im wesentlichen im rechten winkel zur Flußdichte des Feldes. Dementsprechend bestellt der RUckführweg des Ankerreaktionsflusses im wesentlichen aus einem Luftweg und ist quer zu den Magneten 12 ausgerichtet, welche im wesentlichen die gleiche niedrige Permeabilität wie Luft aufweisen, da sie aus Legierungen seltener Erden bestehen, was zu einer hohen Reluktanz und einem niedrigen Fluß führt. Der Rückkehrweg des Feldflusses geht durch den Rahmen 10, welcher eine hohe Permeabilität aufweist, was zu einer niedrigen Reluktanz und zu einem hohen Fluß führt. Diese Kombination eines hohen Feldflusses und eines niedrigen Ankerreaktionsflusses ist im höchsten Maße erwünscht und resultiert im wesentlichen darin, daß keine Verzerrung des Luftspaltfeldes zufolge des Ankerstromes auftritt. Die !Commutation wird daher nicht nachteilig durch Ladungsveränderungen beeinflußt, wie dies bei bekannten Motoren der Fall ist. Weiterhin ist im wesentlichen kein Endmagnetisierungseffekt auf die Permanent-Magnete als Folge des Ankerstroms festzustellen, was im Hinblick auf die Langzeitstabilität der Motorcharakteristik von Bedeutung ist.

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Zufolge der Charakteristik eines Motors der voran beschriebenen Art, hat es sich als möglich herausgestellt, eine Mehrzahl von Ankern vorzusehen, wie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt, in welcher die Anker mit 16, 18 und 20 bezeichnet sind, obgleich eine Ausführung auf lediglich drei Anker nicht beschränkt ist, wobei von Jedem der Anker im wesentlichen die gleichen Resultate erhalten werden konnten, welche bei Anwendung eines einzigen Ankers in einem einzelnen Luftspalt mit gegenüberliegenden Magneten erhalten werden konnte. Es ist weiterhin gefunden worden, daß Jeder Anker l6, l8 und 20 für sich durch die Steuerung der äußeren Spannungsquelle gesteuert werden kann, welche mit jeder Ankerwicklung Jedes der Anker l6, 18 und 20 verbunden ist. In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Speisespannung erforderlich, welche in Fig. 3 mit"V" gekennzeichnet ist und welche mit einem integrierten Stromkreis-Bauteil 33 (IC) verbunden ist, um diskrete Eingangssteuersignale zu Jedem der Anker l6, l8, 2o einzuspeisen. Die Leitungen 34 und 3V sind direkt vom IC-Bauteil 33 zum Anker über dessen Ka.iimutator 30 geführt, um eine Drehbewegung des Ankers einzuleiten, wobei eine Riemenscheibe 38 mit dem einen Ende der Rotorwelle 24 des Ankers l8 verbunden sein kann, welche ihrerseits mit einem Zeitsteuerrlernen 40 verbunden ist, um eine zeitig gesteuerte Drehbewegung auf irgendeinen Bauteil einer Maschine oder dergleichen zu übertragen.

In Fig. 3 ist weiterhin schematisch ein Steuerstromkreis gezeigt, welcher beispielsweise im Zusammenhang mit dem Motor gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Bei der Eingangsspannung des IC-Bauteils 33

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kann es sich um eine Wechselspannung handeln, welche beispielsweise vom Ausgang eines Zähler- und/oder Impulsgenerators 31 oder dergleichen hergeleitet wird. Der IC-Bauteil 33 kann entweder lediglich lesen oder einen wahlfreien Zugriff aufweisen, er kann einen Speicher aufweisen und eine zweckmäßige Logikschaltung beinhalten, um Ausgänge mit einzelnen Steuersignalen auf den Leitungen 34, 34', ~j5, 35^f und 36 und 36' zu erzeugen, welche mit den entsprechenden kommutierten Ankern l6, 18 und 20 in Verbindung sind. Es int offensichtlich, daß der IC-Bauteil 33 so ausgebildet sein kann, daß der Ausgang eine weite Vielfalt von individuellen Steuersignalen aufweist. Wie aus der weiteren Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 4 hervorgeht, welche lediglich als ein Beispiel dienen soll, können die Steuersignale der Anker 16 und 20 Signale mit zeitlich gesteuerter fortwährend sich umkehrender Polarität sein, um eine rasche Umkehr in der Drehrichtung des Ankers zu erzeugen, um einen Schwingungsausgang zu erzeugen, wohingegen die Steuersignale zum Anker 18 in der Erzeugung lediglich einer kontinuierlichen Drehbewegung resultieren. Wegen der neuartigen Charakteristik mit niedriger Trägheit und hoher Beschleunigung des Motors gemäß der Erfindung, welche rasche Veränderung in der Drehrichtung des Ankers ermöglicht, können die einzelnen Anker des Motors jeder für sich leicht steuerbar sein und eine Vielfalt von Kombinationen von Ausgängen können aus diesen erhalten werden. Es ist offensichtlich, daß der IC-Bauteil 33 so programmiert sein kann, um unterschiedliche Typen und Kombinationen von Eingangssignalen für Jeden

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Anker des Motors zu erzeugen, beispielsweise durch Verändern der Polarität, durch zeitliche Steuerung der Veränderungen in der Polarität, der Geschwindikeit. und der Ein-Aus-Zeitsteuerung, usw.

Zu Jedem Anker 16 und 20 gehört ein Potentiometer 42 bzw. 44, welche physikalisch mit diesen verbunden sind, wie dies in Flg. 3 mit den Leitungen 41 und 43 wiedergegeben ist. Die Potentiometer 42 und 44 messen physikalisch die Stellungsbewegung der Rotorwellen 22 und 26 der Anker 16 und 20. Die Potentiometer 42 und 44 erzeugen Stellungssignale, welche

einer
gegenüber/festen Spannungsquelle ausgeglichen bzw. ausbalanciert sind, um ein Ausgangssignal auf den Leitungen 46 und 48 zu erzeugen, welche mit dem Potentiometer 42 bzw. 44 verbunden sind, wobei das Ausgangssignal über die Leitungen 46 und 48 zu Verstärkern 50 und 50* geführt werden, um ein modifiziertes und verstärktes Signal als eine Eingangsspannung zu dem entsprechenden Kommutator 28 bzw. 32 des Ankers l6 bzw. 20 zu führen. Auf diese Art und Weise werden durch Voreinstellung der Potentio-meter 42 und 44 die Eingangssignale zu den Ankern 16 und 20 durch Rückkopplungssignale modifiziert, welche durch die Stellung der Potentiometer in bezug auf die gewünschte Stellung der Anker festgelegt werden, so daß das Ausmaß der Bewegimg des Ankers innerhalb gewünschter vorgeschriebener Grenzen gesteuert wird. Wie oben beschrieben, werden bei der einen Ausführungsform des Motors gemäß der Erfindung die Eingangssignale zu den Ankern 16 und so gesteuert, daß die Ausgangsbewegung dieser Anker eine Schwingbewegung ist, welche durch kontinuierliches

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Umkehren der Polarität des Eingangssignals herbeigeführt wird. Dies ist in der beschriebenen Art eines Motors möglich, weil dieser die oben beschriebene Charakteristik aufweist, welche eine niedrige Trägheit und eine hohe Beschleunigung beinhaltet, wodurch eine rasche Umkehrung der Drehrichtung der Anker möglich ist. Die Sehwingbewegung der Anker 16 und 20 kann auf Elemente einer Maschineneinrichtung übertragen bzw. zu diesen Elementen gerichtet werden, welche hin- und hergehende Bewegung benötigen. Als Beispiel hierfür kann die physikalische Verbindung der Rotorwellen22 und 26 mit Lenkerteilen 52 und ^k genannt werden, welche ihrerseits durch zweckmäßige Verbindungseinrichtungen im Hin- und Herbewegungsmechanismus der Maschineneinrichtung verbunden sind. Als Alternative können die Wellen 22 und 26 mit Zahnrädern verbunden sein, um eine Verringerung der Geschwindigkeit oder dergleichen zu erzeugen, um darauffolgend eine Verbindung mit dem Hin- und Herbewegungsmechanismus vorzunehmen. Fig. k zeigt ein Beispiel einer derartigen Anwendung eines Motors gemäß der Erfindung für eine Nähmaschine, wobei es sich der Art nach um eine sogenannte Haushaltsnähmaschine handelt. Die dargestellte Nähmaschine weist allgemein ein Gehäuse 56 auf, welches in unterbrochenen Linien dargestellt 1st, und welches in ,bekannter Art und Weise eine Hauptwelle 58 haltert. In einer Nähmaschine fürtdie Hauptwelle 58 eine reine Drehbewegung aus. Dies ist auch der Fall für die Unterwelle 60, welche In dem unteren Teil des Nähmaschinengehäuses 56 gezeigt ist. Ein Impulsgenerator 131 kann mit der Hauptwelle 58 verbunden

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sein, um zeitlich gesteuerte Impulse zu erzeugen. Bei dem Impulsgenerator 131 kann es sich beispielsweise um einen Hall-Generator oder dergleichen oder um ein sich drehendes magnetisches Segment handeln, welches in zeltlicher Weise gesteuerte Impulse erzeugt, welche in Übereinstimmung mit dem Arbeltsablauf der Maschine erzeugt werden, um auf diese Art und Weise zeitlich gesteuerte Impulse zum IC-Bauteil J>J> zu führen, derart, daß der Ausgang des IC-Bauteils j53 in zweckmäßiger Weise mit der Maschine synchronisiert bzw. zeitlich gesteuert ist. In Fig. 4 sind durch unterbrochene Linien Verbindungen der Rotorwelle 24 des Ankers 18, welche reine Drehbewegungen ausführt, mit zweckmäßigen Verbindungsteilen der Drehwellen 58 und 6O gezeigt. Die sich drehende Welle bzw. die Hauptwelle 58 1st in der üblichen Art und Weise mit einem Nadelantriebsmechanismus 62 über einen Kurbelmechanismus (nicht gezeigt) verbunden, um dem Nadelmechanismus eine hin- und hergehende Bewegung zu erteilen, damit die fadenführende Nadel in das Arbeitsstück eindringt, um dort eine Naht zu erzeugen. Die Unterwelle 66 ist mit einem Greifermechanismus (nicht gezeigt) verbunden, um den Faden der Nadel mit dem Unterfaden zu verketten, um Step^tiche oder dergleichen zu erzeugen. Die Unterwelle 60 ist über Zahnräder 64 und 66, über eine Welle 68, einen Lenker 70, einen Verbindungsteil 72 und einen Verbindungsteil 74 verbunden, um eine hin- und hergehende Bewegung auf einen Stoffschieber 76 zu übertragen, welcher verwendet wird, um ein Arbeitsstück über die Fläche der Nahmaschine In ebenfalls bekannter Art und Weise vorzubewegen bzw. zurückzu-

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bewegen. Ein Vorschubregelmechanismus ist ebenfalls ein Teil des Vor schubrechen! smus, um die Länge des Hubes des Stoffschiebers 76 beim Vorbewegen von Material über die Nähmaschine zu steuern.Ein derartiger Mechanismus wird normalerwelse in hin- und hergehender Art und Welse über einen Lenker 78 und einen Schwingarm 8o angetrieben, welcher seinerseits mit einer Schwingwelle 82 verbunden ist, welcher eine geschlitzte VorschubregelungsfUhrung 84 aufweist, in welcher ein Nocken 86 gehaltert ist, welcher an dem Lenker 70 befestigt ist.und in verschiebbarer Lage zur Führung 84 steht. Auf diese Art und Weise erteilt der Lenkerarm 78 mit seiner hin- und hergehenden Bewegung eine Schwingbewegung auf die Führung 84 und legt durch die Neigung der Führung 84 das Ausmaß des Hubes bzw. die Länge der Bewegung des StoffSchiebers 76 fest.

Ein zweiter Hin- und Herbewegungsmechanismus ist In der Nähmaschine vorhanden und hat die Form eines Stichbreiten-Steuermechanismus bzw. dient zur seitlichen Einstellung der Nadel. Dieser Stichbreiten-Steuermechanismus weist einen länglichen Steuerarm auf, welcher sich normalerweise nach vorn und nach hinten bzw. in Längsrichtung hin- und herbewegt. Der Arm 88 ist mit dem Stichbreiten-Steuerrahmenteil 90 schwenkbar in solcher Art und Weise verbunden, daß eine seitliche Hin- und Herbewegung der Nadel erteilt wird und auf diese Art und Welse die seitliche Stellung der Nadeldurchtrlttsstelle In bezug auf die Vorschubslinie des Arbeitsstücks gesteuert wird. Es ist daher ersichtlich, daß zwei bedeutsame Hin- und Herbewegungsmechanismen In einer Nähmaschine als auch ein reiner Drehantrieb in einer Nähmaschine erforderlich sind. Wie weiterhin aus Flg. 4 zu erkennen, wird der Motor

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gemäß der Erfindung innerhalb des Gehäuses 56 der Nähmaschine mit den Rotorwellen 22 und 26 gehaltert, welche ihrerseits mit dem Vorschubmechanismus bzw. dem Stichbreiten-Mechanismus verbunden sind. Die Rotorwelle 24 ist, wie oben erwähnt, mit der Hauptwelle 58 und der Unterwelle 6O verbunden, um auf diese Wellen reine Drehbewegungen zu übertragSn.Wie vorangehend beschrieben können Eingangssignale für die Anker l6 und 20 erzeugt werden, wobei diese Signale sich kontinuierlicnⁿihrer Polarität ver- Bewetiune ändern, um die Anker in zyklischer Art und Weise in ihrer / umzukehren. Potentiometer 42 und 44 fühlen die Lager der Anker physikalisch ab, um diese Eingangssignale so zu verändern, daß die genaue Lage der Anker erzeugt wird und die Anker auf diese Art und Weise verhältnismäßig genaue Schwingausgangsbewegungen auf die Wellen 22 und 26 der Anker l6 und übertragen. Die vorgenannten Anker l6 und 20 können durch ihre Wellen 22 und 26 durch zweckmäßige Verbindungsteile, welche in Fig. 4 in unterbrochenen Linien gezeigt eind, verbunden sein, um ihre Schwingbewegung entsprechend auf den Stichbreiten-Mechanismus und den Vorschubmechanismus in der oben beschriebenen Art und Weise zu übertragen. Es ist Jedoch offensichtlich, daß eine Nähmaschine lediglich al» Erläuterung für den Einsatz eines Motors gemäß der Erfindung beschrieben worden ist. Für diesen Zweck sind die drei Anker l6, l8 und 20 als Motoranker bezeichnet worden, es ist Jedoch selbstverständlich, daß die Anker l6 und 20 auch als Antriebsanker bezeichnet werden können.

In Fig. 5 ist eine abgewandelte AusfUhrungsform

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mit lediglich einem einzigen Antrieb gezeigt. Bei dieser Ausführungsfortn ist*einzelner nichtmagnetischer Anker 92 in einem einzigen Luftspalt gehaltert, welcher wie oben beschrieben ausgebildet ist und sich zwischen zwei Permanentmagneten 94 befindet, welche von der gleichen Art wie die bereits beschriebenen Magneten 12 sind. Diese Magneten sind an der inneren Fläche eines magnetisch leitenden Rahmenaufbaus 96 befestigt, welcher zu dem bereits beschriebenen Rahmenaufbau vergleichbar bzw. ähnlich ausgebildet ist. Der Anker 92 ist vorzugsweise aus einem leichten Kunststoff hergestellt und einstückig mit einer Rotorwelle 98 ausgebildet, beispielsweise gespritzt oder gepreßt. Die Welle 98 ist durch einen Lagerrahmenaufbau 100 an dem einen Ende gelagert und weiterhin durch eine zweckmäßige nicht gezeigte Lagerung am anderen Ende gehaltert. Ein Potentiometer 102 ist an dem einen Ende der Welle 98 zwecks gemeinsamer Drehung mit dieser befestigt und fühlt physikalisch die Wellenstellung in der oben beschriebenen Art und Weise ab. An Stelle eines Kommutators sind Leitungen 104 und 104' vorgesehen, welche direkt mit der Wicklung bzw. den Windungen 106 verbunden sind, welche in Nuten 108 im Anker 92 angeordnet sind. Die eine Leitung 104 kann mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle und die Leitung 104' mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden sein. Durch periodisches Umkehren der Polarität der Eingangsspannung zu den Windungen 106, beispielsweise über einen IC-Bauteil 33#kann der Anker 92 veranlaßt werden, sich im wesentlichen augenblicklich in seiner Drehrichtung umkehren. Dies ist zufolge

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der niedrigen Trägheitscharakteristik dieser Art eines Antriebs möglich. Dementsprechend kann der in Fig. 5 gezeigte Antrieb als ein Drehantrieb eingesetzt werden, welcher direkt mit einem Hin- und Herbewegungsmechanismus einer Maschine oder dergleichen verbunden ist. Beispielsweise kann ein Antriebsmechanismus mit zwei Ankern, welcher gemäß Fig. 5 aufgebaut 1st, an Stelle der kommutierten Anker l6 und 20, die in Fig. 4 gezeigt sind, eingesetzt werden. Durch Einsetzen richtiger Steuersignale vom IC-Bauteil 33 kann der Anker 68 beispielsweise veranlaßt werden, sich rasch in

sich seiner Richtung umzukahren oder/in entgegengesetzten Richtung' zu drehen bzw. an einer Nulldrehstellungslage von beldm Drehrichtung'her angehalten werden. Das Potentiometer 102 in dem in Fig. 3 gezeigten Stromkreis kann verwendet werden, um Stellungssignale rückzukoppeln, um den Anker 92 in genauester Art und Welse in Stellung zu bringen. Es ist offensichtlich, daß der Antrieb bzw. der Motor gemäß der Erfindung verhältnismäßig kleine Abmessung und einen kompakten Aufbau aufweist und in der Lage ist, von sich aus eine Vielzahl vielfältiger Ausgangsfunktionen zu erzeugen, von denen einige ihrer Natur nach durch einen Elektromotor oder einen elektromagnetischen Antrieb charakterisiert sein können.

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Claims

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Patentansprüche

/ 1. /Elektromotor mit einem Rahmen aus magnetischem

* ^Material, wobei der Rahmen gegenüberliegende

obere und untere Wände aufweist, eine Permanent-Magneteinrichtung an den inneren Umfangsflächen der Wände mit gegenüberliegenden entgegengesetzten Polen befestigt ist und einen Luftspalt festlegt, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl fester nichtmagnetischer Anker, welcher innerhalb des Luftspalts und innerhalb der Umgrenzung der sich gegenüberliegenden oberen und unteren Wände angeordnet sind.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen ein Paar sich gegenüberliegende Seitenwände aufweist, und daß die Magnet einrichtung kurz hinter der Längenerstreckung der oberen und der unteren Wände endigt, um auf diese Art und Weise einen Zwischenraum zwischen der Magneteinrichtung und den seitlichen Wänden zu lassen.
3. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Magneteinrichtung und den Seitenwänden festgelegte Zwischenraum gleich der Hälfte der Luftspaltlänge ist.
4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetischen Anker mit Kommutatorwicklungen versehen sind.
5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanent-Magneteinrichtung aus Legierungen der Elemente der

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Gruppe seltener Erden besteht.
6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Anker mit einer Wicklung mit Anschlüssen versehen 1st, wobei einer der Anschlüsse direkt mit dem einen Pol einer Speisespannungsquelle und der andere mit dem anderen Ende der Speisespannungsquelle verbunden 1st.
7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge kennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum wahlweisen Umkehren der Polarität der Speisespannungsquelle in bezug auf die Anschlüsse der Wicklungen.
8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7# dadurch gekennzeichnet, daß ein Anker mit einer Rotorwelle versehen ist und eine Potentiometereinrichtung an der Welle befestigt ist, welche arbeitsmäßig mit der Steuereinrichtung verbunden 1st, um StellungsrUckkopplungsslgnale für diese zu schaffen, um die Größe der Spannung der von der Speisespannungsquelle kommenden Spannung zu den Anschlüssen der Wicklung zu verändern.
9. Elektromotor für eine Nähmaschine mit einer sich drehenden Antriebswelle und einem Hin- und Herbewegungsantrieb für die Stichbreite- und die Vorschubregeleinrichtung, bestehend aus einep Rahmen aus Permanentmagnetmaterial, wobei eine Permanentmagneteinrichtung an dem Rahmen In Abstandslage mit gegenüberliegend entgegengesetzten Polen befestigt 1st und einen Luftspalt zwischen sich bildet, mit wenigstens zwei kompakten nicht magnet! sehen Ankern, welche Innerhalb des einzigen

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Luftspalts angeordnet sind, wobei Jeder Anker für sich steuerbar ist und einer der Anker arbeitsmäßig mit dem Drehantrieb für die Antriebswelle und wenigstens einer der anderen Anker mit der Hin- und Herbewegimgseinrichtung/verbunden

. . der Nähmaschine

ist.
10. Antrieb nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch drei kompakte nichtmagnetische Anker, von denen ein Anker arbeitsmäßig mit dem Drehantrieb für die Drehwelle verbunden ist, ein zweiter Anker arbeitsmäßig mit der Hin- und Herbewegungseinrichtung für die Stichbreiten-Regeleinrichtung und der dritte Anker arbeitsmäßig mit der Hin- und Herbewegungseinrichtung für die Vorschubregeleinrichtung verbunden ist.
11. Antrieb nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zur Erzeugung von Spannungssignalen zur Einleitung einer Drehbewegung des einen Ankers und zwecks Herbeiführung einer Schwingbewegung der anderen Anker.
12. Antrieb nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine Rückkopplung zwecks Abfühlung der Lage des anderen Ankersund durch eine Einrichtung zur Modifizierung der Spannungssignale, um den anderen Anker genau während der .Schwingungsbewegung anzuordnen-odor zu positionieren.
13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung ein Potentiometer aufweist, welches mit dem anderen Anker verbunden ist, wobei das Potentiometer die physikalische Lage des

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anderen Ankers mit einem festen Eingangssignal vergleicht und das feste Eingangssignal modifiziert, um ein modifiziertes Eingangssignal zu erzeugen, welches einen Wert aufweist, welcher durch die Resultate des Vergleichs des festen Eingangssignals mit der gemessenen Stellung des anderen Ankers festgelegt ist.

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