DE646080C - Anordnung zur Erzeugung mechanischer Schwingbewegungen durch Elektromagnetsysteme - Google Patents

Description

Das Patent 616 617 betrifft eine Anordnung zur Erzeugung mechanischer Schwingbewegungen eines Körpers, bei der eine schwingbar und federnd an dem Körpier gelagerte Hilfsmasse durch mehrere zwischen ihr und dem Körper nicht in der gleichen Achse wirkende Kräfte auf in sich geschlossenen Bahnen bewegt wird. Die Bewegung der Hilfsmasse erfolgt hierbei durch mehrere räumlich gegeneinander versetzte Elektromagnete, die derart ausgebildet sind, daß durch ihre elektromagnetische Wirkung auf die Hilfsmasse nur anziehende oder abstoßende Kräfte, nicht dagegen Drehkräfte, ausgeübt werden. Zu diesem Zweck sind sowohl die Kerne als auch die Anker des elektromagnetischen Antriebes untereinander mechanisch, durch Glieder aus nicht magnetisierbarem Material verbunden, so daß die einzelnen aus Elektromagnet und Anker bestehenden Systeme voneinander unabhängig sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine solche magnetische Unabhängigkeit der einzelnen Systerne voneinander zur Vermeidung störender Drehkräfte unter Umständen noch nicht ausreichend ist. Es können vielmehr das Schwingsystem störende Drehkräfte auch durch elektrodynamische Kräfte auftreten, beispielsweise dadurch, daß durch die Relativbewegung zwischen den Magnetkernen und deren Anker in den Kernen elektrische Induktionsströme hervorgerufen werden. Elektrodynamische Kräfte, die zwischen einem Elektromagnetfeld und einem in diesem Feld befindlichen Stromleiter entstehen, müssen aber notwendigerweise eine auf der Richtung des Magnetfeldes senkrecht stehende Komponente haben. Wenn also um einen als Hilfsmasse dienenden Anker mehrere Elektromagnete angeordnet sind, deren Feldachsen zum Mittelpunkt der Hilfsmasse hin _ verlaufen, so müssen alle von diesen Magnetfeldern erzeugten elektrodynamischen Kräfte notwendig Drehmomente auf die Hilfsmasse ausüben. Zur Vermeidung dieser Drehmomente ist es daher erforderlich, daß das

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Günther Scharowsky in Berlin-Grunewald, Dipl.-Ing. Otto Körber und Dipl.-Ing. Hans-Heinrich Pieritz f in Berlin-Charlottenburg.

Auftreten der durch Induktion hervorgerufenen elektrodynamischen Kräfte möglichst weitgehend vermieden wird oder daß sich, diese zum überwiegenden Teil aufheben. Erfindungsgemäß wird daher zur Vermeildung von durch Induktion hervorgerufenen elektrodynamischen Kräften der magnetische Kraftlinienpfad des Elektromagnetsystems in an sich bekannter Weise, z. B. durch Lamellierung der Eisemvege, derart ausgebildet, daß das Entstehen \on Induktionsströmen unterdrückt bzw. auf einen sehr kleinen Wert herabgemindert ist. Durch die Herabsetzung der Induktionsströme werden aber auch die durch die Wechselwirkung zwischen den Strömen und dem Magnetfeld wirksamen Momente so klein, daß sie auf die Bewegungsvorgänge keinen fühlbaren Einfluß mehr haben.

In der Zeichnung ist an einigen Ausführungsbeispielen gezeigt, wie sich die Erfindung verwirklichen läßt.

In Fig. ι ist ein Antriebsmagnetsystem dargestellt, das aus drei einzelnen Magneten besteht, deren Feldachsen um 120 räumliche Grade gegeneinander versetzt sind. Zur eindeutigen Bezeichnung dieser drei Achsen sind in der Figur die drei Koordinatenbezeichnungen .1-, ν und ζ eingetragen. Die Längsachse des gesamten Magnetsystems ist mit der Koordinate L bezeichnet. Das Magnetsystem kann mit einer Arbeitsvorrichtung beispielsweise derart verbunden sein, daß die eigentlichen Magnetkörper 1, 2 und 3 mit dem schwingenden Teil, also beispielsweise mit dem Siebkörper einer Aufbereitungsmaschine, fest verbunden sind, während die drei den Magneten zugeordneten Anker 4, 5 und 6 die Hilfsmasse bilden. Die drei Anker werden in irgendeiner Weise miteinander konstruktiv zu einem Ganzen vereinigt und den Magneten bzw. dem schwingenden Sieb gegenüber federnd abgestützt. Das Antriebssystem kann auch derart mit dem schwingenden Teil der Arbeitsmaschine verbunden werden, daß nicht die Anker, sondern die Magnetkerne als Hilfsmasse dienen und dem Anker und \ damit der Arbeitsvorrichtung gegenüber federnd abgestützt werden. Sowohl die Magnetkörper 1 bis 3 als auch deren Anker 4 J bis 6 sind parallel zu einer Ebene lamelliert, I die λ'οη der wirksamen Längsachse L der Ge- ' samtanordnung und der diese Längsachse | schneidenden Schwingungsachse _ry y bzw. ζ ' eines jeden Magnetkörpers bzw. eines jeden j Ankers gebildet wird, so daß die Entstehung von Induktionsströmen und somit von elektrodynamischen Drehkräften unterdrückt j wird. Eine mechanische Sicherung der Anker ' Po gegen Verdrehung ist dann nicht mehr er- ! forderlich. I

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind die Magnetkurper E-förmig ausgebildet. Die drei •. Schenkel jedes einzelnen Magneten liegen dabei jeweils in einer Ebene Lx, Ly oder Lz, die auf der Bewegungsebene .r, y, 2 der Anker senkrecht steht. Auf einem verhältnismäßig kleinen Raum können dadurch verhältnismäßig große Elektromagnetkräfte, die der gleichen Richtung angehören, erzeugt werden; die Zahl der um die Hilfsmasse anzuordnenden Magnete kann verhältnismäßig groß gemacht werden. Die Möglichkeit, eine größere Zahl von getrennt auf die gleiche Hilfsmasse einwirkenden Elektromagneten anzubringen, hat den Vorteil, daß man um so sicherer die Bewegungsvorgänge der Hilfsmasse in der Hand hat.

Die vorstehend beschriebene \erbesserung der zur Vermeidung von Störkräften dienenden Anordnung nach Patent 616617 kommt in erhöhtem Maße zur Geltung, wenn außer der Beseitigung der störenden Drehkräfte durch besondere Vorkehrungen gleichzeitig auch noch solche Störkräfte vermieden werden, die eine Längsverschiebung oder ein Verkanten der die Hilfsmasse bildenden Anker herbeiführen könnten. Solche Störkräfte können auftreten, wenn die wirksamen Kräfte unsymmetrisch zur Schwingungsebene oder zur Schwingungsachse verteilt sind.

Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung werden daher zunächst die polartig ausgebildeten Schenkel der Elektromagnete so zu der Hilfsmasse angeordnet, daß die von den Schenkeln, beispielsweise von dem mittleren Schenkel, eines E-förmigen Magneten ausgeübten Kräfte in der Bewegungsebene .v. y, ζ des Hilfsmassenschwerpunktes liegen.

Ein Verkanten der Hilfsmassen kann ferner ^lo° bei λIagnetsystemen, die nut Elektromagneten mit mehreren dem Anker zugewandten Magnetpolen versehen sind, dann eintreten, wenn die von den einzelnen Alagnetpolen ausgeübten Kräfte nicht vollkommen symmetrisch zur Bewegungsachse verteilt sind. Bei den in der Zeichnung dargestellten Magnetsystemen mit E-förmigen Magneten können also Verkantungen eintreten, wenn die von den beiden äußeren Schenkeln eines einzelnen Magneten ausgeübten Kräfte nicht vollkommen gleich sind, beispielsweise infolge verschiedenen Eiseuquerschnittes oder auch infolge verschieden großen Abstancles von den mittleren Schenkeln bzw. von der Bewegungsachse. Zur Vermeidung dieser Störkräfte werden daher bei solchen, mit mehreren dem Anker zugeordneten Magnetpolen versehenen Magneten die Magnetpole so zum Anker angeordnet, daß die von den einzelnen Magnetpolen oder Magnetpolgruppen erzeugten Kräfte in zwei aufeinander senkrecht stehen-

den Achsen verlaufen, mithin keine parallelen Komponenten haben, wobei aber nur die in der einen Achse wirkenden Kräfte zur Erzeugung der Schwingbewegungen dienen.
Eine solche Ausbildung des Magnetsystems läßt sich in einfacher Weise durch entsprechende Abwandlung der in Fig. I gezeigten Elektromagnete erreichen, wie in der Fig. 2 dargestellt ist. Der Kern 7 des Elektromagneten ist in diesem Fall ebenfalls wie in Fig. ι E-förmig ausgebildet; jedoch, greifen die beiden äußeren Magnetschenkel 9 und 10 derart über die äußeren Enden des Ankers 8, daß die aus diesen beiden Schenkeln austretenden Kraftlinien in die Stirnflächen des Ankers eintreten. Die aus dem .mittleren Schenkel n austretenden Induktionslinien liegen unmittelbar in der eigentlichen Bewegungsebene x, y, ζ des Ankers 8, d. h. in der Bewegungsebene seines Schwerpunktes, und dienen zur Erzeugung der Schwingbewegungen. Die aus den äußeren Schenkeln 9 und 10 austretenden Induktionslinien stehen auf den Induktionslinien des mittleren Schenkels 11 senkrecht. Die diesen Induktionslinien entsprechenden Kräfte stehen daher auf den dem mittleren Schenkel entsprechenden Kräften senkrecht und haben mit diesen keine gleichgerichteten Kraftkomponenten. Ein Verkanten des Ankers bzw. der Hilfsmasse ist somit ausgeschlossen.

Da der Magnetkern 7 symmetrisch ausgebildet ist, heben sich die einander entgegenwirkenden Kräfte der beiden äußeren Schenkel 9 und 10 gegenseitig auf. Jeder dieser beiden Schenkel versucht den Anker 8 in seiner Längsrichtung zu verschieben. Für den Fall, daß sich die Kräfte der beiden äußeren Magnetkreise gelegentlich trotz des symmetrischen Aufbaues der Magnete nicht genau das Gleichgewicht halten, können zweckmäßig Mittel vorgesehen werden, durch die die Größe der beiden äußeren Luftspalte zwangsläufig annähernd gleichgehalten wird.

Beispielsweise können diese geringen Längskräfte durch einen Zentrierungsring aus Gummi o. dgl. aufgefangen werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausbildung, bei der die Kraftlinienachsen der beiden äußeren Schenkel senkrecht zur Bewegungsebene des Ankers stehen, bietet die Möglichkeit zu einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes. Bei" manchen Schwingungsanordnungen ist es erwünscht, daß die erzeugten Schwingungen wohl eine große Frequenz, dagegen nur eine verhältnismäßig geringe Schwingungsweite aufweisen. In diesem Fall werden die aus den beiden äußeren Schenkeln der nach Fig. 2 ausgebildeten Magnete austretenden Kraftlinien dazu benutzt, die Schwingungsweite herabzusetzen.

Zu diesem Zweck werden an dem Anker an den Ubertrittsstellen der Induktionslinien aus den äußeren Schenkeln an sich bekannte Dämpfungsmittel, beispielsweise Kurzschluß- 65 windungen, angebracht. Durch die Relativbewegung, die der Anker in senkrechter Richtung (x, y oder s) zu der Induktionslinien der äußeren Magnetschenkel ausführt, werden in den am Anker angebrachten Kurzschluß- 70 windungen Ströme hervorgerufen, die dämpfend auf die Schwingbewegungen einwirken. Da sich jedoch die Induktionsströme stets erst dann bilden und somit die Dämpfung jeweils erst dann eintreten kann, wenn bereits 75 eine Relativbewegung zwischen Magnetsystem und Anker vorhanden ist, wird durch die Dämpfungsvorrichtung lediglich die Ausschlaggröße der Schwingbewegungen verringert, keineswegs aber etwa die Entstehung 80 der erstrebten Schwingbewegungen selbst behindert.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung mechanischer Schwingbewegungen durch Elektromagnetsysteme nach Patent 616 617, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von aus der Bewegungsebene der Magnetsysteme heraustretenden, durch Induktion entstehenden elektrodynamischen Kräften der magnetische Kraftlinienpfad der Magnetsysteme in an sich bekannter Weise, z. B. durch Lamellierung der Eisenwege, derart ausgebildet ist, daß in ihm die Entstehung von Induktionsströmen praktisch vermieden bzw. auf einen sehr kleinen Wert herabgemindert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 mit polartig ausgeführten Elektromagnetschenkeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der von den Schenkeln der einzelnen Elektromagnete ausgeübten Kräfte jeweils in der Bewegungsebene (x, y, z) des Hilfsmassenschwerpunktes verläuft und die Längsachse (L) schneidet.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den einzel- no nen, mit mehreren dem Anker zugewandten Magnetpolen versehenen Elektromagneten Kräfte erzeugt werden, die aufeinander senkrecht stehende Achsen (Achse L einerseits und Achse x, y oder s andererseits), mithin keine parallelen Komponenten haben, wobei aber nur die Kräfte der in der Bewegungsebene (x, y, s) liegenden Achse (Achse x, y oder s) zur Erzeugung der Schwingbewegungen dienen (Abb. 2).

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht zur

Erzeugung der Schwingbewegungen dienenden, untereinander in der gleichen Achse (Achse L) verlaufenden Kräfte sich gegenseitig annähernd oder ganz aufheben. 5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4. gekennzeichnet durch einen E-förmigen Magneten, dessen äußere Schenkel (9, 10) seitlich derart über den Anker (8) greifen, daß die aus den äußeren Schenkeln in die Stirnseiten des Ankers eintretenden Induktionslinien auf den aus dem mittleren Schenkel (n) austretenden, zur Erzeugung der Schwingbewegungen dienenden Induktionslinien senkrecht stehen.

6. Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Austrittstellen der den sich gegenseitig aufhebenden Kräften zugeordneten Induktionslinien (Schenkel 9 und 10) an sich bekannte Einrichtungen zur Schwingungsdämpfung, beispielsweise Kurzschlußwindungen, vorgesehen sind.

7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die der Luftspalt an den Stellen, an denen die sich gegenseitig aufhebenden Kräfte wirken, zwangsläufig annähernd konstant gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen