DE4337800A1 - Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor - Google Patents
Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten RotorInfo
- Publication number
- DE4337800A1 DE4337800A1 DE4337800A DE4337800A DE4337800A1 DE 4337800 A1 DE4337800 A1 DE 4337800A1 DE 4337800 A DE4337800 A DE 4337800A DE 4337800 A DE4337800 A DE 4337800A DE 4337800 A1 DE4337800 A1 DE 4337800A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- bearing
- rotation
- storage according
- elastic return
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
- F16C11/04—Pivotal connections
- F16C11/12—Pivotal connections incorporating flexible connections, e.g. leaf springs
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Description
Die Patentanmeldung betrifft eine Lagerung für einen
drehwinkelbegrenzten Rotor mit einer Rotordrehachse und
mindestens einem elastischen Rückstellelement.
Derartige Anordnungen werden auch Drehschwinger genannt und
sind in der Feinwerktechnik häufig anzutreffen, z. B. in
Uhren oder in Galvanometerscannern. Dabei ist immer eine
elastische Winkelrückstellung mit einer drehbar gelagerten
Masse verbunden. Diese Masse besteht z. B. bei einem
Galvanometerscanner aus dem Motoranker und dem
anzutreibenden Spiegel.
Galvanometerscanner sind erst seit ungefähr 20 Jahren in
der Patentliteratur beschrieben. So ist aus dem US-Patent
3 624 574 eine Aktuator-Anordnung bekannt. Dabei ist ein
Weicheisen-Rotor zwischen zwei Kugellagern gelagert. Ein
Torsionsstab ist entweder konzentrisch in einer achsialen
Rotorbohrung angebracht oder als achsiale Verlängerung des
Rotors ausgeführt.
Aus der US-PS 4 135 119 ist ein Motor mit begrenzter
Rotation bekannt. Dabei ist ein Weicheisenrotor zwischen
zwei Kugellagern gelagert. Ein Torsionsstab ist
konzentrisch in einer achsialen Rotorbohrung angeordnet.
Durch radiale magnetische Kräfte werden die Kugellager
radial belastet, um einen spielfreien Lauf zu gewährleisten
und um das Rollen der Kugeln zu fördern. Die Anordnung des
Torsionsstabes im Inneren des Rotors liefert eine
Verkürzung der Baulänge.
Aus dem US-Patent 4 076 998 ist ein Oszillationsmotor
bekannt, bei welchem die Anordnung wälzlagerfrei ist und
die Führung durch eine niedrig-viskose Flüssigkeit erfolgt,
welche zwischen Rotoraußenzylinder und Statorbohrung
eingesperrt ist.
Aus dem US-Patent 4 632 501 ist ein elektromechanischer
Resonanzoszillator bekannt, dessen schwingender Teil über
zwei blattförmige Federn am festen Teil abgestützt wird.
Die wirksame Federlänge kann mittels eines Schiebers
variiert werden, um unterschiedliche Resonanzfrequenzen
einzustellen. Der Federausschlag wird eingegrenzt und der
Resonanzoszillator besitzt eine Schocksicherung.
Aus dem US-Patent 4 878 721 ist ein mechanisches
Resonanzsystem bekannt, bei welchem oszillierende
Schwingbewegungen eines Spiegels definiert nur um eine
Asche erfolgen sollen.
Für Laserdrucker ist aus dem US-Patent 4 502 752 eine
Anordnung bekannt, bei welcher der Spiegel zwischen zwei
kollinearen Torsionsstäben eingespannt ist. Im Falle von
Querschwingungen wird so ein Kippen des Spiegels vermieden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Lagerung für einen
drehwinkelbegrenzten Rotor zu schaffen, welcher eine sehr
kompakte Bauweise bei geringem Gewicht erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den
kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruchs gelöst.
Durch die erfindungsgeinäße Lagerung erhält man eine sehr
kompakte Bauweise, da der zweiseitig gelagerte Rotor und
das elastische Rückstellelement nicht nacheinander sondern
parallel angeordnet sind. Dies reduziert die benötigte
Baulänge erheblich. Dabei wird die gewollte
Drehwinkelbegrenzung des Rotors in seiner Rotationsachse so
ausgenutzt, daß der vom Rotor nicht benötigte Bereich zur
Anbringung eines elastischen Rückstellelementes verwendet
wird.
Mit einem der beiden Lagerungskörper der Lagerung ist der
Rotor fest verbunden (d. h. dreht sich der Rotor, so dreht
sich dieser Lagerungskörper um denselben Betrag mit). Die
feste Verbindung kann dabei z. B. durch Klebung, Einsteckung
oder Festschraubung realisiert werden. Wesentlich ist
dabei, daß die Drehung des Rotors zu einer entsprechenden
Drehung des ersten Lagerungskörpers führt.
Anders erfolgt die Lagerung des Rotors im zweiten
Lagerungskörper. Mit diesem ist der Rotor
rotationsbeweglich verbunden. Der zweite Lagerungskörper
gibt dem Rotor auch einen festen Halt, erlaubt aber die
Drehbewegung des Rotors um seine Rotationsachse, ohne
selbst von dieser Rotation betroffen zu sein. Deshalb kann
dieser Lagerungskörper zum festen Anbau an andere, nicht
von der Rotation des Rotors direkt betroffene Baugruppen
verwendet werden.
Die beiden Lagerungskörper sind durch mindestens ein
elastisches Rückstellelement miteinander verbunden, wobei
das elastische Rückstellelement den Rotor nach einer durch
eine auf ihn wirkende und von außen veranlaßte Kraft
verursachten Drehbewegung wieder in seine Grundstellung
zurückbewegt, solange es nicht zu einer unerwünschten
irreversiblen Deformation des elastischen
Rückstellelementes gekommen ist.
Wenn der Drehwinkel es zuläßt, ist es vorteilhaft, wenn das
elastische Rückstellelement außerhalb der Rotordrehachse
angeordnet ist. Dies erleichtert die Montage des Rotors in
der Lagerung und ermöglicht andere Herstellverfahren der
Anordnung.
Vorteilhafterweise ist das elastische Rückstellelement ein
elastischer Stab oder besser noch eine Federplatte (welche
auch manchmal unzutreffender weise als Blattfeder
bezeichnet wird). Die Federplatte ist dabei ein
plattenförmiger Körper aus einem elastischen Material (z. B.
Federstahl).
Je nachdem, wie diese Federplatte zwischen den beiden
Lagerungskörpern eingebaut ist, wirkt sie als Biegungs-
oder als Torsionsfeder. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die
Federplatte als Biegungsfeder eingesetzt wird, da die
Festigkeitswerte für die Biegebeanspruchung höher liegen
und somit der Konstruktionsspielraum größer ist.
Ist zusätzlich die Federplatte außerhalb der Rotordrehachse
angeordnet, so liegt der Rotormassenschwerpunkt günstiger
und motorisch angeregte äußere translatorische Schwingungen
führen dann zu einer geringeren Lagerbelastung.
Es ist vorteilhaft, wenn die Längsachse des elastischen
Rückstellelements zur Drehachse des Rotors radial nach
außen und parallel zur Rotationsachse des Rotors
ausgerichtet ist, da es auch damit zu einer geringeren
Belastung des elastischen Rückstellelementes kommt und
dieses dementsprechend leichter ausgeführt werden kann.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Lagefixierung der beiden
Lagerungskörper zueinander allein durch das elastische
Rückstellelement erfolgt und dabei das elastische
Rückstellelement direkt an den beiden Lagerungskörpern
befestigt ist, da dies zu einer Gewichtsminimierung führt.
Vorteilhafterweise ist an dem Rotor eine, der Anzahl der
Rückstellelemente angepaßte Anzahl von Ausstülpungen
angebracht, welche von der Rotorachse nach außen weisen.
Dabei muß zwischen den Ausstülpungen und den elastischen
Rückstellelementen jeweils ein so großer Freiraum
verbleiben, daß die drehwinkelbegrenzte Rotation des Rotors
ungestört erfolgen kann.
Wenn man an mindestens einem, dem zweiten Lagerungskörper
zugewandten Endbereich des federnden Rückstellelementes
oder auf einem, dem Rückstellelement zugewandten Ende des
zweiten Lagerungskörpers einen Anschlag für die
Ausstülpungen des Rotors angebringt, erhält man einen
mechanischen Überlastungsschutz der Anordnung. Dieser
Überlastungsschutz verhindert eine Bewegung des Rotors über
einen vorher festgelegten, winkelbegrenzten Drehbereich des
Rotors und er sorgt dabei dafür, daß es nicht zu einer
irreversiblen Deformation des elastischen Rückstellelements
kommt und der Rotor nach einer Auslenkung immer wieder in
seinen Ausgangsbereich zurückkehrt. Dieser Anschlag muß
dabei lage- und ausgestaltungsmäßig der jeweiligen
körperlichen Ausgestaltung der Rotorausstülpung angepaßt
sein.
Indem man dafür sorgt, daß mindestens eine der
Ausstülpungen durch eine magnetische Einrichtung ein
magnetisches Feld erzeugt und um einen Teil der Lagerung
zumindest im Bereich der Ausstülpung mindestens eine
weitere magnetische Felder erzeugende Einrichtung anordnet,
erhält man einen sehr kompakten kleinen
drehwinkelbegrenzten Motor, wenn eine der magnetischen
Einrichtungen ein variables Magnetfeld erzeugt. Dabei kann
beispielsweise die eine magnetische Einrichtung ein
Permanentmagnet und die andere magnetische Einrichtung eine
stromdurchflossene Spule sein.
Vorteilhafterweise bringt man mindestens drei elastische
Rückstellelemente zwischen den beiden Lagerungskörpern an,
da diese Anordnung zu einer stabilen Lage der beiden
Lagerungskörper zueinander bei jeder Orientierung des
Lagers führt.
Eine wesentliche Gewichtseinsparung bei hervorragenden
dynamischen Eigenschaften erhält man, wenn zumindest die
beiden Lagerungskörper monolithisch aus einem einzigen
massiven Körper gefertigt sind. Das beste Resultat erhält
man, wenn zusätzlich auch der Rotor aus demselben Körper
gefertigt wurde.
Das bevorzugte Einsatzgerät der erfindungsgemäßen Lagerung
ist ein Scanner und insbesondere ein Galvanoscanner, da
hier drehwinkelbegrenzte Rotationen mit rascher Folge, d. h.
bei hohen dynamischen Belastungen erfolgen. Gerade bei
diesen hohen dynamischen Belastungen zeigen sich auch die
hervorragenden Eigenschaften des erfindungsmäßigen Lagers
am deutlichsten.
Die Erfindung wird nachstehend in beispielhafterweise
anhand von Zeichnungen näher erläutert, wobei weitere
wesentliche Merkmale sowie dem besseren Verständnis
dienende Erläuterungen und Ausgestaltungsmöglichkeiten des
Erfindungsgedankens beschrieben sind.
Dabei zeigen:
Fig. 1a eine 3-D-Darstellung des erfindungsgemäßen
Lagers;
Fig. 1b eine 3-D-Darstellung des zu Fig. 1c gehörigen
Rotors;
Fig. 1c eine Vorderansicht des Rotors aus Fig. 1b;
Fig. 1d einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Lager
aus Fig. 1a;
Fig. 1e eine Bewegungsskitze des elastischen
Rückstellelementes der Lagers aus Fig. 1a;
Fig. 1f das erfindungsgemäße Lager aus Fig. 1a mit
eingesetztem Rotor aus Fig. 1b;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Lagers mit
integriertem Rotor; und
Fig. 3 die Verwendung des Lagers mit integriertem Rotor
in einem Elektromotor.
In den Fig. 1a-f ist eine mögliche Variante des
erfindungsgemäßen Rotorlagers (1) dargestellt.
Das Lager (1) besteht aus zwei Lagerungskörpern (2, 3),
welche durch vier Federplatten (4a, 4b, 4c, 4d) miteinander
verbunden sind. Diese Federplatten (4a-d) sind die
elastischen Rückstellelemente der Lagerung (1) und bestehen
aus elastischen Stäben rechteckigen Querschnitts.
Aus einer der beiden Deckfläche (2a) des ersten
Lagerungskörpers (2) gehen die aus vier Federplatten (4a-d)
bestehenden elastischen Rückstellelemente ansatzlos heraus.
Die Federplatten (4a-d) haben eine verbreiterte Basis
(4a′), um einen Schutz vor Bruch in diesem stark
beanspruchten Bereich zu erhalten.
Seitlich der Federplatten (4a-d) ist jeweils eine
Vertiefung (4a′′) vorhanden. Diese Vertiefung (4a′′) wird
durch einen Steg (2′) seitlich begrenzt. Zwischen den
Stegen (2′) zweier benachbarter Federplatten (4a-d)
befindet sich eine weitere, genau zwischen den zwei
Federplatten angeordnete Vertiefung (2a). Auf der
gegenüberliegenden Seite des Lagers (1) sind die
Federplatten (4a-d) entsprechend an einer Deckfläche des
zweiten Lagerungskörpers (3) befestigt. Die vier
vorhandenen Federplatten (4a-d) sind gleichmäßig auf dem
Umfang der Lagerungskörper (2, 3) verteilt.
In der Fig. 1e ist die Bewegung des elastischen
Rückstellelementes (4a) explizit an einem Element
dargestellt. Da die Federplatte (4a) auf Biegung anstatt
auf Torsion beansprucht wird, liegen bei ihr die
Festigkeitswerte höher, so daß der konstruktive Spielraum
für sie größer ist.
Beide Lagerungskörper (2, 3) sind monolithisch und
kreiszylinderförmig und besitzen um die Mittelachse (5)
eine kreisrunde Öffnung (5a, 5b). Die Öffnung (5a) im
ersten Lagerungskörper (2) ist so groß, daß man ein
Endstück (6a) des Rotors (6) in sie hineinführen kann. Die
zweite Öffnung (5b) im zweiten Lagerungskörper (3) ist so
groß, daß man durch diese zweite Öffnung (5b) den Rotor (6)
in seine richtige Betriebsstellung schieben kann. In dieser
Öffnung (5b) ist der Rotor (6) drehbeweglich gelagert.
Der Raum zwischen den Federplatten (4a-d) ist frei. Die
Federplatten (4a-d) haben eine Längsausdehnung, welche
parallel verschoben zur Mittelachse (5) des Lagers
verläuft. Sie haben im Querschnitt die Form eines
Rechtecks, dessen längste Seite sich radial von der
Mittelachse (5) nach außen erstreckt.
Die Federplatten (4a-d) und die Lagerungskörper (2, 3)
bestehen aus einem Material und sind monolithisch aus einem
Werkstückkörper gefertigt.
Der Rotor (6) besteht im wesentlichen aus einem
kreiszylindrischen Körper. Im mittleren Bereich besitzt
dieser kreiszylindrische Körper (6) Ausstülpungen (7a-d).
Diese Ausstülpungen (7a-d) haben im wesentlichen einen
quadratischen Querschnitt, wobei dieser Querschnitt den
Freiraum zwischen den Federplatten (4a-d) des Lagers (1) so
angepaßt sein muß, daß der erwünschte Drehwinkel des Rotors
(6) im Lager (1) noch realisiert werden kann. Die
rechteckstabförmigen Körper der Ausstülpungen (7a-d) sind
mit einer ihrer Längsseite an den kreiszylindrischen Körper
des Rotors (6) so befestigt, daß ihre Längsachsen parallel
zur Mittelachse (6′) des Rotors (6), radial nach außen
versetzt, verlaufen. Auf dem Umfang des Rotors (6) sind die
Ausstülpungen (7a-d) gleichmäßig so verteilt, daß zwischen
ihnen jeweils noch ein Freiraum (8a-d) vorhanden ist.
Zur Gewichtsersparnis ist der Rotor (6) um seine
Mittelachse (6′) hohl ausgeführt.
Durch die Ausstülpungen (7a-d) ergeben sich zu beiden Enden
des Rotors (6) hin kreiszylinderförmige Körperenden (6a,
6b), wobei eine der Körperenden (6a) mit seinem äußeren
Durchmesser gerade in die Öffnung (5a) des ersten
Lagerungskörpers (2) hineinpaßt.
Im eingebauten Zustand des Rotors (6) in die Lagerung (1)
ist der Rotor (6) mit dem ersten Lagerungskörper (2) fest
verbunden, aber im zweiten Lagerungskörper (3)
rotationsbeweglich gelagert. Dadurch kann sich der Rotor
(6) in der Lagerung (1) im eingebauten Zustand um seine
Mittelachse (6′), welche auch gleichzeitig seine
Rotationsachse ist, um einen gewissen Winkelbetrag drehen.
Die Mittelachse (6′) des Rotors (6) stimmt im eingebauten
Zustand gleichzeitig mit der Mittelachse (5) des Lagers (1)
überein, so daß man eine gute Gewichtsverteilung der
Anordnung (1, 6) erhält. Die Drehung des Rotors wird durch
die Federplatten (4a-d) begrenzt, wobei die Federplatten
(4a-d) den Rotor (6) nach einer Auslenkung wieder in seine
Ausgangsstellung zurück bringen. Um eine feste
Lagebeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten
Lagerungskörper (2, 3) sicherzustellen und um gleichzeitig
eine Erhöhung der Radialsteife zu erhalten, kann man den
ersten Lagerungskörper (2) mit dem zweiten Lagerungskörper
(3) rotationsbeweglich verbinden. Dies kann
vorteilhafterweise durch ein Kugellager (in der Figur nicht
dargestellt) erfolgen.
Auch im eingebauten Zustand des Rotors (6) in das Lager (1)
verbleibt zu beiden Seiten der Ausstülpungen (7a-d) jeweils
ein genügend großer Freiraum (8) zur Realisierung der
Rotordrehung im Lager (1).
Wenngleich der Rotor (6) und das monolithisch aus einem
Werkstück hergestellte Lager (1) in der Fig. 1 aus
Übersichtlichkeitsgründen getrennt dargestellt ist, können
diese Teile (1, 6) auch zusammen aus einem Werkstück
hergestellt werden. Dies ist durch die erfindungsgemäße
Anbringung der elastischen Rückstellelemente (4a-d) um den
Rotor (6) mit den heute bekannten Maschinen relativ einfach
möglich. Diese Herstellung des Lagers (1) mit dem Rotor (6)
aus einem einzigen Werkstück hat den Vorteil, daß die
äußeren Abmessungen der Anordnung (1, 6) extrem klein
gehalten werden können. Dies eröffnet dem Lager (1) mit dem
Rotor (6) ein weites Anwendungsfeld und erleichtert den
Einsatz der Anordnung (1, 6) in Scannern, insbesondere in
Galvanometerscannern, sehr.
Bei der monolithisch hergestellten Gesamtanordnung kann es
zu einem Materialproblem kommen, da gute Federeigenschaften
und gute magnetische Eigenschaften schwer gleichzeitig
machbar sind. Dies ist aber kein prinzipielles Problem, da
man die Ausstülpungen (7a-d) sehr leicht von außen
aushöhlen kann und den dadurch gewonnenen Hohlraum (in der
Figur nicht dargestellt) mit einem passenden, sehr gut
magnetisierbaren Material auffüllen kann.
In der Fig. 2 ist nun eine weitere Ausführungsform
dargestellt, wobei der Rotor (10) bereits im
Torsionskreuzstablager (11) integriert ist. Die
Ausstülpungen (12) des Rotors (10) liegen so zwischen den
elastischen Rückstellelementen (13) des Lagers (11), daß
sich der Rotor (10) um einen begrenzten Drehwinkel um seine
Rotordrehachse (14) drehen kann.
Im ersten Lagerungskörper (11a) befindet sich eine
Ausnehmung (15) zur Aufnahme eines entsprechend geformten
Körpers (16) am Rotor (10). Dieser Körper (16) am Rotor
(10) steht senkrecht zur Rotationsachse (14) und ist in
diesem Beispiel eine Verlängerung der Ausstülpung (12). Der
Körper (16) ist paßgenau in der Ausnehmung (15) befestigt
und sorgt für eine quasi-monolithische Verbindung zwischen
dem Rotor (10) und dem Lager (11). Damit ist der Rotor (10)
im ersten Lagerungskörper (11a) radial eingefügt und
zwischen beiden besteht eine feste Verbindung.
Im zweiten Lagerungskörper (11b) ist eine zusätzliche
Ausnehmung (18) vorhanden, in welche in diesem Beispiel
eine axiale Verlängerung (17) einer Ausstülpung (12)
hineinragt. Die Ausnehmung (18) im zweiten Lagerungskörper
(11b) ist so beschaffen, daß sie den Rotor (10) im
drehwinkelbegrenzten Bereich in seiner Bewegung nicht
behindert. Gelangt aber der Rotor (10) bei einer Drehung an
die Grenze seines drehwinkelbegrenzten Bereiches, so
stellen die zur Rotationsachse (14) orientierten Flächen
der Ausnehmung (18) für die axiale Verlängerung (17) der
Ausstülpung (12) Anschlagflächen (18a, 18b) dar und hindern
den Rotor (10) am Weiterdrehen. Damit ist für das Lager
(11) ein sehr wirksamer Überlastschutz realisiert, welcher
ohne zusätzlichen Platzbedarf auskommt.
Auch diese Ausführung des Lagers (11) mit Rotor (10) hat
dieselben Vorteile des schon in Fig. 1 dargestellten
Lagers:
- a) Die Gesamtbaulänge kann minimal gehalten werden, da das Rückstellelement (13) nicht in achsialer Verlängerung des Rotors (10), sondern innerhalb des Lagers mit den Rückstellelementen angeordnet ist.
- b) Da keine zusätzlichen Halterungen/Befestigungen für das Rückstellelement (13) erforderlich sind, ergibt sich eine Gewichtseinsparung. Durch die quasi- monolithische bzw. monolithische Bauweise des Lagers (11) mit Rotor (10) ist das Rückstellelement (13) integraler Bestandteil der Lager-Rotor-Baugruppe.
- c) Das Rückstellelement (13) ist als (blattförmige) Feder (13) ausgebildet, welche überwiegend auf Biegung beansprucht wird. Die Festigkeitswerte sind aber bei Biegebeanspruchung höher als bei Torsionsbeanspruchung, so daß der konstruktive Spielraum bei der individuellen Ausgestaltung der Anordnung größer wird.
- d) Durch die Anordnung des Rotormassenschwerpunktes zwischen den Rückstellelementen (13) führen motorisch von außen angeregte translatorische Schwingungen zu einer geringeren Lagerbelastung, wobei die Rückstellfedern eine Lagerungsfunktion besitzen (Lagerfunktion der Rückstellfedern (13)).
Zusätzlich ergibt sich für die in Fig. 2 dargestellten
Anordnungen der Vorteil eines
- e) Überlastschutzes. Der Auslenkwinkel ist durch die Anschlagflächen (18a, 18b), welche durch die monolithische Bauweise während der Herstellung der Kontur des Rückstellelementes (13) ermöglicht werden, mechanisch begrenzt. Hingegen könnte ein Torsionsstab bei Überbelastung (z. B. im Resonanzfall) brechen, wenn man hier keinen Überlastschutz vorsieht. Der Überlastschutz läßt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung dabei ohne zusätzlichen Platzbedarf realisieren.
Die Rückstellfedern (13) der in Fig. 2 dargestellten
Anordnung (entsprechendes gilt auch für die in Fig. 1
dargestellte Anordnung) haben eine doppelte Funktion.
Einerseits sorgen sie für die Erzeugung eines elastischen
Rotorrückstellmomentes, andererseits übernehmen sie
teilweise oder vollständig die Lagerfunktion für den Rotor
(10), weshalb man das Lager auch als richtkraftbehaftetes
Lager bezeichnen kann.
Die Rückstellelemente (13) sind dabei in achsialer Richtung
verlaufende Blatt- bzw. blattförmige Federn. Diese Federn
sind (baut man das Lager mit Rotor in einen Elektromotor
ein) innerhalb der Statorbohrung angeordnet und liegen in
etwa auf gleicher achsialer Position wie der angetriebene
Rotor. Dabei wird der motorprinzipbedingte eingeschränkte
Verdrehwinkel des Rotors ausgenutzt, um Einbauplatz für die
Rückstellelemente zu gewinnen.
Die Anzahl der als elastische Rückstellelemente verwendeten
blattförmigen Federn kann entsprechend den Anforderungen
unterschiedlich gewählt werden.
Der mögliche Einsatz des Lagers mit Rotor in einem
Elektromotor soll nun anhand der Fig. 3 näher beschrieben
werden.
In Fig. 3 ist der Rotor (20) in der Lagerung (21) mit den
blattförmigen Rückstellfedern (22a-d) dargestellt. Die
Ausstülpungen (23a-d) des Rotors (20) sind zwischen diesen
Rückstellfedern (22a-d) so angeordnet, daß sie sich zu
beiden Seiten um einen gewissen Betrag (24) drehen können.
Das Material der Ausstülpungen (23a-d) besteht aus einem
hartmagnetischem Material, welches magnetisiert wurde.
Damit stellen die Ausstülpungen (23a-d) Permanentmagnete
dar.
Um die Rotationsachse (25) des Rotors (20) herum sind
außerhalb der Ausstülpungen (23a-d) Spulen (26a-d)
angeordnet. Wird durch diese Spulen (26a-d) ein
elektrischer Strom geschickt, so erzeugen die Spulen (26a
d) ein magnetisches Feld. Dieses von den Spulen (26a-d)
erzeugte magnetische Feld übt auf die als Permanentmagneten
ausgebildeten Ausstülpungen (23a-d) eine Kraft aus, welche
den Rotor (20) zu einer entsprechenden Drehbewegung
veranlaßt. Werden die Spulen (26a-d) nicht mehr vom Strom
durchflossen, setzt diese Kraft, welche die Biegekraft der
Rückstellfedern (22a-d) überwunden hat, aus und die
Rückstellfedern (22a-d) sorgen über die feste Verbindung
zwischen Rotor (20) und dem ersten Lagerungskörper (in
dieser Figur nicht dargestellt) dafür, daß der Rotor (20)
sich wieder in seine Ausgangsstellung bewegt.
Alles in allem erhält man einen kreisförmigen kleinen
drehwinkelbegrenzten Motor, welcher, befestigt man am Rotor
(20) oder am ersten Lagerungskörper einen Spiegel (in
dieser Figur nicht dargestellt), sehr gut in einem
Zeilenscanner bzw. einem Galvanometerscanner eingebaut
werden kann.
Die vorstehenden Figuren mit den dazugehörigen Beispielen
sollen die Erfindung lediglich erläutern, ohne daß die
Erfindung auf die konkrete Ausgestaltung der vorstehenden
Erfindung begrenzt sein soll. Insbesondere die konkrete
Ausgestaltung des Motors kann von der stark schematischen
Darstellung in Fig. 3 abweichen und gemäß dem bekannten
Stand der Technik für den Bau von Elektromotoren in anderer
Art und Weise ausgeführt werden.
Claims (15)
1. Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor mit
einer Rotordrehachse und mindestens einem elastischen
Rückstellelement, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerung (1, 11, 21) des Rotors (6, 10, 20)
zumindest aus einem ersten (2, 11a) und einem zweiten
(3, 11b) Lagerungskörper aufgebaut ist, daß der Rotor
(6, 10, 20) an einem sich dem Rotorbereich
anschließendem ersten Teil (6a) mit dem ersten
Lagerungskörper (2, 11a) an einem ersten
Lagerungsbereich fest verbunden ist, daß der Rotor (6,
10, 20) an einem, sich dem Rotorbereich anschließenden
zweiten Teil (6b) mit dem zweiten Lagerungskörper (3,
11b) an einem zweiten Lagerungsbereich
rotationsbeweglich verbunden ist, und daß der erste
Lagerungskörper (2, 11a) mit dem zweiten
Lagerungskörper (3, 11b) durch mindestens ein
elastisches Rückstellelement (4a-d, 13, 22a-d)
verbunden ist.
2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das elastische Rückstellelement (4a-d, 13, 22a-d)
außerhalb der Rotordrehachse (6′, 14, 25) angeordnet
ist.
3. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das elastische Rückstellelement
(4a-d, 13, 22a-d) ein elastischer Stab ist.
4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß das elastische Rückstellelement
(4a-d, 13, 22a-d) eine Federplatte ist.
5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längsachse des elastischen
Rückstellelements (4a-d, 13, 22a-d) zur Drehachse des
Rotors (6′, 14, 25) radial nach außen und parallel zur
Rotationsachse (6′, 14, 25) des Rotors (6, 10, 20)
ausgerichtet ist.
6. Lagerung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch
gekennzeichnet, daß an dem Rotor (6, 10, 20)
mindestens eine, von der Rotorachse (6′, 14, 25) nach
außen weisende Ausstülpung (7a-d, 12, 23a-d)
angebracht ist, und daß zwischen der Ausstülpung (7a-
d, 12, 23a-d) und dem elastischen Rückstellelement
(4a-d, 13, 22a-d) ein Freiraum vorhanden ist.
7. Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
an dem zweiten Lagerungskörpers (11b) ein Anschlag
(18) angebracht ist, welcher eine Bewegung des Rotors
(10) über einen vorher festgelegten, winkelbegrenzten
Bereich verhindert.
8. Lagerung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine Ausstülpung (23a-d)
eine erste magnetische Einrichtung enthält, daß um
die Ausstülpungen (23a-d) eine zweite magnetische
Einrichtung (26a-d) angeordnet ist und daß mindestens
eine magnetische Einrichtung (26a-d) in der Stärke des
durch sie erzeugten Magnetfeldes variabel ist.
9. Lagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausstülpungen (23a-d) aus einem magnetisierbaren
Material aufgebaut sind.
10. Lagerung nach einem der Ansprüche 2-9, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens drei elastische
Rückstellelemente (4a-d, 13, 22a-d) zwischen dem
ersten und dem zweiten Lagerungskörper (2, 3, 11a,
11b) angebracht sind.
11. Lagerung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Lagerungskörper (2, 3,
11a, 11b) und das elastische Rückstellelement (4a-d,
13, 22a-d) monolithisch aus einem einzigen massiven
Körper gefertigt sind.
12. Lagerung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß im ersten Lagerungskörper
mindestens eine Ausnehmung (15) angebracht ist, daß an
dem Rotor (10) ein zur Rotationsachse (14) senkrecht
stehender Körper (16) an seinem ersten Ende angebracht
ist, und daß dieser Körper (16) paßgenau in der
Ausnehmung (15) befestigt ist.
13. Lagerung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich der Rotor (6, 10, 20) aus demselben
massiven Körper gefertigt ist.
14. Lagerung nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lagerung (1, 11) in einem
Scanner eingebaut ist.
15. Lagerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Scanner ein Galvanoscanner ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4337800A DE4337800A1 (de) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor |
EP94115911A EP0652629B1 (de) | 1993-11-05 | 1994-10-08 | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor |
DE59403861T DE59403861D1 (de) | 1993-11-05 | 1994-10-08 | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4337800A DE4337800A1 (de) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4337800A1 true DE4337800A1 (de) | 1995-05-11 |
Family
ID=6501896
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4337800A Withdrawn DE4337800A1 (de) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor |
DE59403861T Expired - Fee Related DE59403861D1 (de) | 1993-11-05 | 1994-10-08 | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59403861T Expired - Fee Related DE59403861D1 (de) | 1993-11-05 | 1994-10-08 | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0652629B1 (de) |
DE (2) | DE4337800A1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6956453B2 (en) * | 2003-08-06 | 2005-10-18 | Honeywell International Inc. | Bi-stable magnetic latch |
CN107309668B (zh) * | 2017-07-11 | 2023-04-25 | 深圳数马电子技术有限公司 | 复位机构 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3165676A (en) * | 1960-07-11 | 1965-01-12 | American Measurement & Control | Armature suspension for torque motor |
US3415283A (en) * | 1964-09-08 | 1968-12-10 | Servotronics | Torque motor |
DE1522481B2 (de) * | 1966-04-01 | 1976-08-26 | Dr.-Ing. Rudolf Hell Gmbh, 2300 Kiel | Spielfreies lager fuer eine um ihre laengsachse mit kleinen drehwinkeln oszillierende welle |
US3624574A (en) * | 1969-11-24 | 1971-11-30 | Gen Scannings Inc | Actuator |
-
1993
- 1993-11-05 DE DE4337800A patent/DE4337800A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-10-08 EP EP94115911A patent/EP0652629B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-10-08 DE DE59403861T patent/DE59403861D1/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59403861D1 (de) | 1997-10-02 |
EP0652629B1 (de) | 1997-08-27 |
EP0652629A1 (de) | 1995-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602006000158T2 (de) | Linearaktuator für rollende und vibrierende Bewegung und elektrische Zahnbürste mit diesem Aktuator | |
EP0127741B1 (de) | Federungssystem für ein Kraftfahrzeug | |
DE3400264C2 (de) | ||
DE2809390C2 (de) | Elektrisches Antriebsaggregat, insbesondere für Wischermotor | |
DE3410473A1 (de) | Federungssystem fuer ein kraftfahrzeug | |
DE102013113674A1 (de) | Linear-Aktuator | |
EP1498307A2 (de) | Lager für einen Fahrzeug-Haltegriff sowie Haltegriff | |
EP1655824A1 (de) | Linearmotor mit Segmentstator | |
DE102007023200B4 (de) | Elektromechanischer Motor, insbesondere piezoelektrischer Mikroschrittantrieb | |
WO2021069405A1 (de) | Verriegelungsvorrichtung und lenksäule mit verriegelungsvorrichtung | |
DD289302A5 (de) | Zickzacknaehmaschine | |
EP2375056A1 (de) | Startvorrichtung mit Hohlrad- und Zwischenlagerdämpfung | |
EP1173379A1 (de) | Aktuator und fadenbremse mit einem aktuator | |
EP0652629B1 (de) | Lagerung für einen drehwinkelbegrenzten Rotor | |
DE1538812B2 (de) | Verfahren zum Montieren eines kleinen Elektromotors | |
EP1869756B1 (de) | Linearaktor | |
DE3726413C2 (de) | ||
DE3303309C2 (de) | ||
DE102004062340B4 (de) | Elektromagnetischer Antrieb mit Flußleitstücken | |
EP1158653B1 (de) | Elektromechanischer Linearantrieb mit Momentenkompensation | |
DE19643521A1 (de) | Linearantrieb in Modulbauweise und Verfahren zur Herstellung einer Aktiveinheit eines solchen Linearantriebs | |
EP0463590B1 (de) | Stellantrieb zur Einstellung von zwei selbsthaltenden Lagen | |
DE10045957B4 (de) | Elektromagnetischer Linearaktuator | |
WO1998018193A9 (de) | Linearantrieb in modulbauweise und verfahren zur herstellung einer aktiveinheit eines solchen linearantriebs | |
DE3306323A1 (de) | Schrittschaltmotor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F16C 11/12 |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: FA. CARL ZEISS, 89518 HEIDENHEIM, DE |
|
8141 | Disposal/no request for examination |