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Elektromagnetisches Werkzeug mit oszillierender Bewegung Es sind bereits
elektromagnetische Werkzeuge mit oszillierender Bewegung bekannt, bei denen der
Anker und der Feldmagnet je eine Wicklung tragen und die eine Wicklung mit Gleichstrom,
die zweite mit Wechselstrom gespeist wird. Derartige Anordnungen haben den Vorteil,
daß durch die gegenseitige Beeinflussung der beiden Wicklungen eine kräftige Beschleunigung
des oszillierenden Teiles bewirkt wird, so daß das Werkzeug für eine bestimmte Leistung
verhältnismäßig klein ausfällt. Dieser bekannte elektromagnetische Hammer ist auch
bereits derart ausgeführt, daß sowohl die Gleichstromals auch die Wechselstromwicklung
an dem feststehenden Anker des Werkzeuges befestigt sind und nur das Eisen des Feldmagneten
die oszillierende Bewegung ausführt. Es ergibt sich dabei der Vorteil, daß die Wicklungen
nicht durch die Erschütterungsschwingungen der oszillierenden Bewegung zerstört
werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung und Verbesserung
dieser bekannten Anordnung, durch die erreicht wird, daß einerseits am Werkzeug
sich ein starker magnetischer Fluß ausbilden kann, andererseits auch die Stärke
dieses Flusses während der einzelnen Stadien der oszillierenden Bewegung ungefähr
konstant bleibt. Erfindungsgemäß tritt der magnetische Kraftfluß infolge Unterbringung
der Wicklungen in (zweckmäßig halb geschlossenen) Nuten im wesentlichen durch einen
beiderseits an Eisen angrenzenden Luftspalt vom Anker zum Feldmagneten über, und
die an den Luftspalt angrenzenden Teile des Anker- und des Feldmagneteisens besitzen
in Richtung der oszillierenden Bewegung eine solche Längenausdehnung, daß der Querschnitt
des vom Kraftfluß hauptsächlich durchsetzten Luftspaltes während der oszillierenden
Bewegung konstant bleibt. Bei der neuen Ausbildung des Hammers kann also der magnetische
Widerstand für den Kraftfluß auf ein Minimum reduziert werden, da die Größe des
Luftspaltes nur durch die Rücksicht auf die mechanische Ausführbarkeit bedingt ist.
Die Konstanthaltung des Querschnittes des magnetischen Kraftflusses während der
oszillierenden Bewegung durch die angegebenen Mittel ist gerade in Kombination mit
dem infolge der Unterbringung der Wicklungen in Nuten engen Luftspalt von großer
Bedeutung, da sich dann der Kraftfluß praktisch im wesentlichen nur über den Luftspalt
schließt und eine Verringerung des Querschnittes des Luftspaltes mit einer entsprechenden
Verringerung des Kraftflusses gleichbedeutend wäre.
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Abb. i der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
i und a sind zwei gegenüber und fest angeordnete Feldmagnete
des
elektromagnetischen Werkzeuges, zwischen denen sich der in vertikaler Richtung oszillierende
Anker 3 befindet. Die Feldmagnete i und 2 tragen - je eine mit Gleichstrom erregte
Wicklung 4. Der Anker besitzt an den beiden Seitenflächen je zwei Nuten 5. In diesen
Nuten befinden sich zwei Spulen 6 und 7, die mit Wechselstrom gespeist werden. Die
Spulen sind an ihren Stirnseiten mittels Haltegestellen 8- und 9 an den feststehenden
Feldmagneten i und 2 befestigt. Der Abstand der Spulenoberflächen von den Innenwandungen
der Nuten ist dabei derart groß, daß der Anker seine oszillierende Bewegung ausführen
kann, ohne daß eine 'Berührung mit den Spulen bzw. ein Streifen eintritt. Da die
Spulen des Ankers mit Wechselstrom und die der feststehenden Teile mit -Gleichstrom
erregt werden; -so wird der Anker unter dem Einfluß des den Luftspalt i o durchsetzenden
magnetischen Flusses hin und her schwingen und kann z. B. bei einem elektromagnetischen
Hammer Schläge auf einen Meißel ausüben. Die Kraftwirkung auf den Eisenteil 3 des
Ankers infolge des in den Spulen 6 und 7 fließenden Wechselstromes ergibt sich aus
der bekannten Tatsache, daß bei elektrischen Maschinen, bei denen die Wicklung in
Nuten, insbesondere in halb oder ganz geschlossenen Nuten, untergebracht ist, die
magnetischen Kräfte zum überwiegenden Teil nicht an der Wicklung, sondern an den
Zähnen des Ankerbläches angreifen. , Bei der Anordnung nach Abb. i der Zeichnung
bilden die aktiven Mantelflächen dies Ankers bzw. der Feldmagnete i und 2 zwei ebene
und zueinander parallele Flächen, da der Anker zwischen den prismatischen Teilen
i und 2 schwingt. Diese Anordnung hat gegenüber einem Werkzeug, bei dem ein zylindrischer
Anker innerhalb eines Hohlzylinders schwingt, den Vorteil, da.ß man insbesondere
am Anker die Spulen wesentlich leichter unterbringen kann. Die Verbindungsstücke
an der vorderen und rückwärtigen Stirnseite des Ankers können z. B. in Richtung
der voll ausgezogenen Linien 13 und 14 oder auch in Richtung der strichliert angegebenen
Linien i i und 12 verlaufen. Ebenso kann man für die Gleichstromerregung der Feldmagnete
entweder eine einzige sich um den Anker schließende Spule oder auch zwei Einzelspulen
verwenden. Ein besonderer Vorteil der prismatischen Ausbildung des Ankers bzw. der
Feldmagnete besteht noch darin, daß man nunmehr das aktive Eisen des Werkzeuges
ganz oder teilweise aus lamellierten Blechen wie bei elektrischen Maschinen aufbauen
kann. Der Einfluß des Aufbaues des Werkzeuges aus lamellierten Blechen ist bekamst.
Man kann sowohl für den Anker als auch für den Feldmagneten oder auch nur für den
mit Wechselsirom gespeisten Anker lamellierte Bleche verwenden. Insbesondere ist
es zweckmäßig, den mit Gleichstrom erregten Feldmagneten massiv zu machen, damit
er mechanisch widerstandsfähiger wird, und ihn die schwingende Bewegung ausführen
zu lassen, während der Anker mit der Wechselstromwicklung aus Blechen besteht und
feststeht.
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Abb.2 der Zeichnung zeigt eine derartige Anordnung an einem elektromagnetischen
Hammer. Der feststehende Anker besteht aus zwei gegenüberstehenden, aus Einzelblechen
zusammengesetzten Prismen 15 und 16. Zwischen diesen schwingt der massive Feldmagnet
3, der die Stöße auf den Meißel des --Hammers ausübt. Die feststehenden Teile 15
und 16 besitzen je zwei halb geschlossene Nuten zur Aufnahme von zwei mit
Wechselstrom gespeisten Spulen 17 und 18. Der Feldmagnet besitzt an den beiden aktiven
Flächen zwei offene Nuten, in denen sich die Gleichstromerregerwicklung 21 befindet.
Die Gleichstromerregerwicklung ist unter Einhaltung eines genügenden Spielraumes
von der -Nutwändun@ wiederum fest angeordnet. Die Befestigung der Spule 21 ist nicht
gezeichnet. Um ein Streifen des Ankers zuverlässig zu vermeiden, kann man für diesen
noch :eine Führung vorsehen.
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Bei den Ausführungsbeispielen wird nur auf die beiden Seitenflächen
des prismatischen schwingenden Teiles durch gegenüberstehende feste Teilre eine
Kraftwirkung ausgeübt. Man könnte aber selbstverständlich auch die Stirnseiten durch
Anordnung entsprechend fester Eisenteile für die Kraftwirkung heranziehen; Die Leistung
des elektromagnetischen Werkzeuges ist bestimmt durch die magnetischen Eisenquerschnitte
und die stromdurchflossenen Wicklungsquerschnitte< Um ein für die Handhabung
möglichst geringes Gewicht des Werkzeuges zu erzielen, ist es daher vorteilhaft,
die Wicklungen ganz oder zum Teil aus Aluminium herzustellen und außerdem bei der
Konstruktion des Werkzeuges möglichst viel Aluminium und möglichst wenig Eisen zu
verwenden. .
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Die in Abb, i und 2 dargestellten Werkzeuge sind zweipolig ausgeführt.
Es erweist sich mitunter als vorteilhaft, das Werkzeug mehrpolig auszubilden, indem
man in der Schwingungsrichtung mehrere, je ein Polsystem bildende Spulen aneinanderreiht.
Abb.3 der Zeichnung zeigt ein derartiges Werkzeug. Die Ausführung deckt sich im
wesentlichen mit der der Abb.2, nur sind an den feststehenden Wechselstromankern
15
und 16 je zwei Spulen 22 und 23 angeordnet, denen entsprechend
zwei Erregerpolpaare am Feldmagneten 3 gegenüberstehen. Die Anordnung mehrerer Polpaare
übereinander hat den Vorteil, daß das Werkzeug bei gleicher Leistung einen geringeren
Durchmesser und dafür eine größere axiale Länge aufweist und daher handlicher ist.
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Ebenso wie bei Abb. z verlaufen die Stirnverbindungen an den mit Gleichstrom
erregten Feldmagnetspulen quer zur Schwingungsrichtung des Werkzeuges, während die
Stirnverbindungen des festen Ankers in Richtung dieser Schwingungen verlaufen. Diese
Anordnung hat den Vorteil, daß die einzelnen Stirnverbindungen genügend Abstand
voneinander haben und daher sich gut abkühlen, und daß die Stirnverbindungen des
Feldmagneten außerdem leicht an dem feststehenden Teile befestigt werden können,
etwa wie dies in Abb. i dargestellt ist.