DE659400C - Magnetmotor - Google Patents

Description

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Der. Ind. cigendom

AUSGEGEBEN AM 3. MAI 1938

Die Erfindung betrifft einen mit geradlinig hin und her gehendem Anker ausgerüsteten - Magnetmotor, der insbesondere für Erdbohrungen verwendbar ist, der aber auch für andere Zwecke benutzt werden kann, wo es darauf ankommt, eine geradlinig hin und her gehende Bewegung zu erzeugen, wie z. B. bei Niethämmern u. dgl.

Die meisten der bisher vorgeschlagenen ίο Magnetmotoren konnten sich keinen Eingang in die Praxis verschaffen, weil ihr Wirkungsgrad derart gering ist, daß der Motor zur Erzielung nennenswerter mechanischer Leistungen so große Abmessungen erhalten müßte,, daß er für viele Zwecke, wie z. B. für Tiefbohrungen, naturgemäß nicht verwendbar wäre. Der schlechte Wirkungsgrad der bisher vor-.geschlagenen Magnetmotoren hat in erster Linie seine Ursache darin, daß das von der Magnetspule erzeugte Feld nur zu einem ge-. ringen Bruchteil ausgenutzt wird, weil nur die im Innern der Spule wirkenden Kraftlinien durch den beweglichen, aus magnetisierbarem Baustoff bestehenden Teil des Motors geleitet werden, während die am äußeren Umfang der Spulen sich ausbreitenden Kraftlinien durch Streuung im Luftraum verlorengehen.

Besser ist der Wirkungsgrad bei solchen Magnetmotoren, bei denen die Magnetspulen auf ihrem Umfang von einem Eisenmantel umgeben sind; denn der magnetische Widersland für die sich über den äußeren Umfang der Spulen ausbreitenden Kraftlinien wird auf diese Weise wesentlich verringert.

Nach der Erfindung soll der die Magnetspulen -umgebende Eisenmantel nicht nur zur Verminderung des magnetischen Widerstandes verwendet, sondern auch zur unmittelbaren Erzeugung von mechanischer Energie herangezogen werden. Zu diesem Zweck ist der Eisenmantel ebenso wie der im Innern der Spulen laufende Kern in axialer Richtung frei beweglich. Obwohl sich gezeigt hat, daß eine mechanische Verbindung zwischen diesem Mantel und dem Kern nicht erforderlich ist, weil beide Eisenkörper vollkommen synchron laufen, ist doch aus mechanischen Gründen eine starre Verbindung der beiden Ankerteile zweckmäßig. Im übrigen hat diese Bauart gegenüber bekannten Magnetmotoren den Vorteil, daß der magnetische Luftweg bei allen Stellungen des Ankers praktisch konstant ist, wodurch das im Motor vorhandene Eisen weitmöglichst ausgenutzt wird, indem Sättigungen und magnetisch nicht ausgenutzte Eisenmassen, zu jedem Zeitpunkt der Bewegung vermieden werden. Aus diesem Grunde kann der Motor gemäß der Erfindung bei gleichen Leistungen erheblich leichter ausgeführt werden, worauf es gerade für die Verwendungszwecke, für welche Motoren nach der Erfindung in erster Linie in Frage kommen, besonders ankommt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. ι ist ein Axialschnitt durch, einen Motor,

Fig. 2 ein Querschnitt nach Linie H-II und Fig. 3 ein Querschnitt nach Linie IH-III der Fig. i.

Fig. 4 ist die Ansicht einer namentlich für Ticfbohrzwecke geeigneten Motorkette.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. ι bis 3 stellt eine Motoreinheit dar, die, wie an

ίο Hand der Fig. 4 noch beschrieben werden wird, mit mehreren anderen Einheiten gekuppelt werden kann. Diese Einheit besteht , aus einer Mehrzahl von beispielsweise zwölf übereinandergeschichteten Magnetspulen, die in der Zeichnung fortlaufend numeriert sind. Innerhalb dieser Spulen ist in bekannter Weise ein stabförmiger Ankerkern angeordnet, der über einen Teil 13 seiner Länge aus Eisen oder einem anderen magnetischen Material besteht, während die übrigen Teile 14 aus Messing oder einem anderen nichtmagnetischen Material bestehen. Die magnetischen und nichtmägnetischen Teile des An-• kers können miteinander verschraubt' sein. Die Länge des magnetischen Teils 13 ist gleich der Höhe des Solenoidpaketes 1 bis 12 abzüglich der Hublänge des Motors.

Außer diesem inneren Ankerteil, demAnkerkern 13, 14, ist gemäß der Erfindung noch ein weiterer Ankerteil an der Außenseite der Spulen, ein Mantel, vorgesehen, der gleichfalls in axialer Richtung in einen magnetischen Körper 15 und in einen nichtmagnetischen Körper 16 unterteilt ist und entweder einen geschlossenen Mantel bildet oder, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an' genommen, nur den Querschnitt zweier oder mehrerer gegenüberliegender Ringsegmente aufweist. Die Länge des magnetischen Teils 15 und seine Lage gegenüber den feststehenden Magnetspulen entsprechen der Länge und Lage des inneren Magnetankers 13. Zweckmäßigerweise wird, da beide beweglichen Ankerteile für gewöhnlich auf ein und dieselbe

*5 Arbeitsvorrichtung einwirken, der äußere Ankerteil 15, 16 mit dem inneren 13, 14 mechanisch verbunden, was beispielsweise durch, zwei Stirnplatten 17 erfolgen kann, die auf den Ankerkernteilen 14 aufgekeilt sind. Das Magnetspulensystem wird durch Stirnplatten 19 in axialer Richtung gegenüber dem äußeren Mantel 18 des Magnetmotors unverrückbar festgehalten. Der äußere Ankerteil 15, 16 besitzt, wie aus Fig. 2 und 3 zu ersehen, auf seiner Zylinderfläche Aussparungen für die Stirnplatt en 19, damit sich der äußere Ankerteil auf seinem Hubweg in axialer Richtung frei bewegen kann. Der äußere Ankerteil umgibt die Magnetspulen bei dieser Ausführungsform demnach nur teilweise.

Die Spulen 1 bis 12 sind nicht alle gleichzeitig erregt, sondern werden nacheinander einzeln oder in Gruppen an das Netz angeschlossen, was mit Hilfe einer an sich bekannten und daher nicht dargestellten Schaltvorrichtung geschieht, die gegebenenfalls von der ' Bewegung des einmal angelassenen Motors selbsttätig gesteuert werden kann. In Fig. ι ist das Ankersystem 13, 14, 15, 16, 17 in seiner oberen Endlage dargestellt. In dieser Stellung des Ankers sind die Spulen 1 bis 6 erregt. Die Mittellinie des magnetischen Feldes befindet sich dann zwischen den auf-• einanderliegenden Stirnflächen der Spulen 3 und 4. Um nun das Ankersystem anzutreiben, wird die Spule 1 abgeschaltet und gleichzeitig die Spule 7 zugeschaltet; die magnetische Mitte befindet sich dann zwischen den aufeinanderliegenden Flächen der Spulen 4 und 5. Entsprechend wird das Ankersystem um das Maß der Verschiebung dieser magnetischen Mitte mitgenommen usf., bis die in der oberen Endlage erregten Spulen 1 bis 6 alle abgeschaltet und dafür die zuvor nicht erregten Spulen 7 bis 12 an das Netz 8g angeschlossen sind; hierauf beginnt das Spiel in umgekehrter-Richtung von neuem. Die Abmessungen der Spulen sowie die Reihenfolge ihrer Ein- und Ausschaltung können dem jeweiligen Verwendungszweck des Motors angepaßt sein. So brauchen beispielsweise nicht alle Spulen die gleiche Amperewindungszahl aufzuweisen, und das Ab- und Zuschalten der Spulen braucht nicht gleichmäßig zu erfolgen. So könnte man beispielsweise in besonderen Fällen zwei Spulen zuschalten und nur eine abschalten oder umgekehrt, um auf diese Weise die Bewegungscharakteristik des Motors zu beherrschen.

Die mechanische Verbindung zwischen äußerem und innerem Ankerteil hat außer einer mechanischen Versteifung des Systems dio Wirkung, daß gewisse Unterschiede in der Beschleunigung der· beiden Ankerteile, die aus der Verschiedenheit des Kraftlinien-Verlaufs einerseits und aus einer gewissen Verschiedenheit ihrer Masse andererseits' herrühren, dynamisch ausgeglichen werden, so daß in jedem Zeitpunkt die Summe aller Kräfte wirkt. no

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind mehrere Einheiten nach Art der Fig. 1 zu einer Kette vereinigt; eine solche Ausführungsform kann beispielsweise zum Antrieb von Tief bohrmaschinen erfolgreich verwendet werden. Die hinsichtlich ihrer Lage einander entsprechenden Spulen der verschiedenen Einheiten werden zweckmäßigerweise durch Stecker 23 miteinander elektrisch verbunden, und zwar mit Vorteil in Reihenschaltung, so daß sie alle gleichzeitig erregt sind.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Magnetmotor mit geradlinig hin und her gehendem Anker und einem Erregersystem, das aus einer Mehrzahl übereinandergeschichtetcr und nacheinander einschaltbarer Einzelspulen gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker außer aus dem üblichen Eisenkern noch aus einem die Magnetspulen ganz oder teilweise umgebenden Mantel aus magnetischem Material besteht, der mit dem inneren Ankerkern mechanisch verbunden und mit diesem in axialer Richtung frei beweglich ist.
2. 2. Magnetmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Mehrzahl von axial aneinandergereihten Einheiten nach Anspruch ι besteht, die lösbar miteinander verbunden sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen