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Elektromotor für Spielzeugzwecke Gegenstand der Erfindung ist ein
Elektroinotor für Spielzeuge mit einer Einrichtung zur Umkehrung seiner Drehrichtung.
Solche Motoren sind an sich bereits bekannt; sie ändern ihre Drehrichtung nach jedesmaligem
Ausschalten dadurch, daß der eine als Anker ausgebildete Schenkel des Feldmagneten
über eine Schaltvorrichtung einen Stromwender wechselweise steuert.
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Bei diesen Elektromotoren besteht der Nachteil, daß man bei jeder
Außerbetriebsetzung des Motors, z. B. beim Halten einer elektrischen Spielzeuglokomotive,
zweimal schalten muß, wenn in derselben Richtung weitergefahren werden soll, da
der Motor nach jeder Ausschaltung seine Drehrichtung ändert. Aus diesem Grunde müssen
diese Motoren mit einer Sperrvorrichtung, welche von Hand geschaltet wird, versehen
sein, damit man beispielsweise immer nur nach vorwärts fahren kann. Die Sperrvorrichtung
hat wiederum den Nachteil, daß es nicht immer möglich ist, sie aufzulösen, falls
man die Richtung ändern will, da die Lokomotive bei größeren Anlagen nicht immer
zugänglich ist.
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Diese Nachteile werden bei dem Elektromotor nach der Erfindung vermieden
durch Anwendung eines zweiten Ankers, der einen mit dem Schenkelanker verbundenen,
auf den Stromwender wirkenden Hebel je nach Einschaltung eines schwachen oder starken
Stromes steuert. Für die eine Drehrichtung, z. B. im Uhrzeigersinn, wird der volle
Strom, für die andere Drehrichtung ein schwacher Strom durch Vorschalten eines entsprechenden
Widerstandes dem Elektromotor zugeleitet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Elektromotors nach
der Erfindung in Abb. i im Aufriß und in Abb. 2 im Grundriß schematisch dargestellt.
Die Abb.3, q. und 5 zeigen verschiedene Arbeitsstellungen.
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Alle für die Erklärung unwichtigen Teile des Elektromotors, wie Kollektor,
Bürsten und auch der Stromwender, sind nicht dargestellt. Zwischen den Platinen
1, 2 befindet sich in bekannter Weise der Feldmagnet 3 mit seiner- Wicklung 4. und
mit dem festen Schenkel s. Der zweite Schenkel 6 ist, wie bekannt, als Anker ausgebildet,
der sich um die Achse 7 drehen kann. Der Anker 6 wird in der Ruhelage durch eine
regelbare Feder 8 gegen einen Anschlag 9 gezogen. In die Spule q. sind beiderseits
des Magnetkerns 3 zwei Eisenbleche i o, ii eingelegt, die außerhalb der Spule in
einem gewissen Abstand den Anker 6 umgeben und sich hinter diesem wieder schließen.
Diesen Blechen i o, i i, im folgenden Streubleche genannt, ist ein leichter Anker
13 aus Eisenblech (Streufeldanker), auf einer Achse 1¢ lagernd, zugeordnet. Auf
dem drehbaren Magnetschenkel oder Anker 6 ist im Bolzen 15 ein doppelarmiger Hebel
16 gelagert, dessen einer Arm 17 mit einem auf dem Anker 13 sitzenden Stift 18 durch
einen Schlitz i 9 beweglich verbunden ist, während der andere Hebelarm 16 auf einem
Anschlag zo aufruht. Auf einer Achse 21 sitzen ein zweiarmiger Hebel 22 mit zwei
Stiften
23, 24. und ein Arm 25, an dem eine Zugstange 26 angelenkt ist, die mit dem hier
nicht gezeichneten Stromwender in Verbindung steht.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Abb. i zeigt den Elektromotor
im. stromlosen Zustande, bei dem der Anker 6 und der Anker 13 sich in Ruhelage befinden.
Ersterer wird durch die Feder 8 an den Anschlag 9 gezogen, letzterer wird durch
das Übergewicht des am Anschlag 2o aufruhenden Hebelarmes 16 in der Ruhestellung
gehalten.
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Angenommen, der nicht dargestellte Stromwender habe eine Lage, welcher
eine Rechtsdrehung im Uhrzeigersinn des Elektrömotorankers 27 entspricht, so nimmt
der Hebel 22 die aus Abb. i ersichtliche Stellung ein. Ferner sei angenommen, daß
für die Linksdrehung ein schwacher Strom, für die Rechtsdrehung der volle Strom
in den Elektromotor geschickt wird. Um nun Linksdrehung des Motorankers 27 zu erhalten,
wird der schwache Strom eingeschaltet. Dieser hat ein schwaches Feld im Magneten
3, q. zur Folge, welches auf den Anker 6 noch nicht einwirkt, jedoch den Streufeldanker
13 an die Streubleche i o, i i anzieht (Abb. 3). Dadurch wird der Hebel 16 durch
den Stift 18 des Armes 17 nach oben verschwenkt, so daß er sich gegenüber dem Stift
23 am Hebel 22 _ befindet. Der Strom ist noch zu schwach, um den Motoranker 27 in
Drehung zu versetzen.
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Wird nun der Strom so weit verstärkt, daß auch der Magnetschenkel
-6 von dem Magneten 3, 4. angezogen wird, so stößt der Hebelarm 16 gegen den Stift
23, dreht den Hebel 22 und bringt damit den Arm 25 und die Zugstange 26 in die Lage
nach Abb. 4, wobei der Stromwender umgeschaltet wird. Der Motoranker 27 wird sich
nach weiterem Steigern der Stromstärke im Linkssinne, entgegen dem Uhrzeiger, drehen.
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Nach Abschalten des Stromes zwecks Stillsetzens des Elektromotors
gehen die beiden Anker 6, 13 und der Hebel 16 wieder in die Ruhelage nach Abb. i
zurück, während der Stromwender in der eingenommenen Linksdrehlage stehenbleibt,
da der Hebel 22 seine Lage beim Zurückgehen des Hebels 16 nicht verändert. So oft
nun der Motor mit schwachem Strom angelassen wird, w=iederholt sich der oben beschriebene
Vorgang, wobei an der Stellung des Hebels 22 nichts verändert wird. Der Anker 27
des Motors wird sich dabei stets nach links drehen.
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Soll die Drehrichtung geändert werden, muß sofort der volle Strom
eiilgeschaltet werden. Der Stromstoß bewirkt eine plötzliche Verstärkung des Magnetfeldes,
so daß sofort der Anker 6 angezogen wird. Die Streubleche i o-, i i übernehmen bei
diesem plötzlichen Anwachsen des Feldes, infolge ihres großen Widerstandes und ihrer
Sättigung; nur einen geringen Teil des Feldes, so daß der Streufeldanker 13, unterstützt
durch die Trägheit des Hebels 16, nur wenig oder gar nicht angezogen wird. Da sich
der Hebel 16 in der Ruhelage gegenüber dem Stift 2q. am Hebe122 .befand, so stößt
bei dem plötzlichen Anziehen des Ankers 6 der Hebel 16 gegen den Stift 2¢ und dreht
den Hebel 22 und damit den Stromwender in die für Rechtsdrehung vorgesehene Lage
(Abb.5). So oft nun der Motor mit vollem Strom beschickt wird, wird sich der Anker
27 stets nach rechts, also im Uhrzeigersinn, drehen.
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Zur Erzielung einer sicheren Wirkung dieser Art der Umsteuerung des
Stromwenders ist erforderlich, die richtige Stärke der Feder 8 und das richtige
Übergewicht des Hebels 16, das den Anker 13 in die Ruhelage ziehen soll,_ entsprechend
dem Unterschied der Stromstärken für Rechts- und Linksdrehung, praktisch zu ermitteln.
Versuche haben ergeben, daß eine Verminderung des Stromes auf etwa 1/E gegenüber
dem vollen Strom genügende Sicherheit für die Wirkungsweise bietet.
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Zum Betrieb des Elektromotors nach der Erfindung ist ein regelbarer
Widerstand notwendig, der derart eingerichtet ist, daß sein Regulierhebel nach beiden
Seiten drehbar ist. Es läßt sich hierzu auch der übliche, z. B. beim Betrieb von
Spielzeugeisenbahnen im Gebrauch befindliche Geschwindigkeitsregler verwenden, wenn
dieser mit einem eine Stromverminderung herbeiführenden Widerstand ausgestattet
und so geschaltet ist, daß bei Rechtsdrehiuig des Regulierhebels Vorwärtsfahrt und
bei Linksdrehung Rückwärtsfahrt der Lokomotive erfolgt.