DE685557C - Elektromagnetisches Schlagwerkzeug - Google Patents

Description

Das Hauptpatent betrifft Anordnungen zur Verminderung der Stromwärmeverluste in den Magnetspulen gleichstromgespeister elektromagnetischer Schlagwerkzeuge bzw. zur Steigerung der Schlagleistung bei gleichbleibenden Verlusten, in jedem Fall also ,zur Erhöhung des Wirkungsgrades.

Die mit diesen Anordnungen erzielbaren günstigen Ergebnisse können jedoch durch andere Verluste beeinträchtigt werden, die mit dem konstruktiven Aufbau zusammenhängen. Aus Gründen mechanischer Festigkeit ist es notwendig, zumindest solche Teile der magnetischen Kreise aus massivem Eisen oder Stahl herzustellen, die unmittelbar an der Schlagwirkung beteiligt sind; das sind in erster Linie der als Bär arbeitende Anker und die ihm in seinen Endlagen gegenüberstehenden Pole des Magnetsystems. Diese Teile führen gleichzeitig einen zeitlich veränderlichen magnetischen Fluß, der bei Betrieb mit Gleichstrom ein Schwellfluß, bei Betrieb mit Wechselstrom ein Wechselfluß ist. Die Folge davon sind bekannterweise Wirbelströme in diesen massiven Eisenteilen, die auch schon bei Gleichstrombetrieb in einer solchen Größenordnung liegen, daß sie für sich allein den Wirkungsgrad wesentlich verschlechtern.

Diese Wirb^elströme haben außerdem noch weitere nachteilige Wirkungen, und zwar erstens dadurch, daß ihre Energie' transformätorisch von den Magnetspulen aus geliefert werden muß und in diesen daher durch entsprechend größeren Strom wesentlich höhere Stromwärmeveiiuste auftreten. Da auch unter Anwendung der Anordnungen nach dem Hauptpatent diese Stromwärmeveiiuste mit etwa 25 bis 40 0/0 der Aufnahme immer noch beträchtlich höher liegen als bei sonstigen elektrischen Maschinen, ist eine weitere Erhöhung infolge der zusätzlichen Belastung durch die Wirbelströme auf etwa das 1,5 fache wirtschaftlich nicht tragbar, abgesehen von unzulässig hoher Erwärmung des ganzen Werkzeugs.

Zweitens kommt als weiterer Nachteil die gegenmagnetisierende Wirkung der Wirbelströme hinzu, die bekanntlich eine volle Ausnutzung der magnetisch wirksamen massiven Teile verhindert infolge ungleichmäßiger ■Verteilung des Flusses über den Querschnitt in der Weise, daß die Induktion in" der Rand zone höher wird als im Kern. Es tritt daher eine scheinbare Erhöhung des magnetischen Widerstandes der massiven Eisenteile ein, deren Folge eine entsprechend geringere Schlagleistung des Werkzeugs ist.

Als Abhilfe gegen diese schädlichen Wir kungen der Wirbelströme hat man bereits Einschnitte oder Schlitze in massiven Eisenteilen vorgesehen, zu dem Zweck, den elekirischen Widerstand der Wirbelstromwoge zu erhöhen und dadurch den Betrag der Wirbel· ströme zu vermindern. In bekannten Anordnungen dieser Art sind der Magnetanker und seine Gegenpole mit solchen Einschnitten in

ίο radialer Richtung versehen, wobei die Einschnitte jedoch nur bis zu einer gewissen Tiefe geführt sind und daher noch ringfcJrmig um den inneren Kern geschlossene Wirbelstrombahnen bestehen bleiben. Um eine noch weitergehende Unterbindung der Wirbelströme zu erreichen, werden erfindungsgemäß die Schlitze in den in die Magnetspulen hineinragenden Polen des Maginetsystems ganz durchgehend ausgeführt, so daß eine Anzahl elektrisch völlig voneinander getrennter kleinerer Teilquerschnitte entsteht, in denen wegen ihrer geringen Fluß Verkettungen nur noch restliche, praktisch trägbare Wirbelströme auftreten. Weiterhin werden flansch- oder ringförmige Leitstücke, die die magnetische Verbindung zwischen den Polkernen bzw. dem Anker und, dem äußeren magnetischen Rückschluß, beispielsweise einem Mantelrohr, bilden, ebenfalls durch Schlitze aufgeteilt, wobei mit Rücksicht auf mechanische Festigkeit vorzugsweise noch ein Materialzusammenhang bestehen bleibt. Werden Pol und anschließendes Leitstück in einem Stück hergestellt, so werden erfindungsgemäß die durch den Pol ganz hindurchgehenden. Schlitze im Leitstück unmittelbar weitergeführt bis zu einer gewissen Tiefe, so daß die Teilquerschnitte des Pols durch den restlich zusammenhängenden Teil des Leitstücks getragen werden.

Durch diese erfindungsgemäßen Anordnungen wird zusammen mit bekannten Maß-

. nahmen somit ein Mindestmaß an Wirbelströmen in massiv aufgebauten, magnetischen Kreisen erreicht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Schlagwerkzeugs mit den Anordnungen nach der Erfindung dargestellt. In Abb. l ist α ein Bär, der gleichzeitig den Anker der magnetischen Kreise von zwei wechselweise eingeschalteten Magnetspulen & und c bildet. Die bei Betrieb eines solchen Werkzeugs mit Gleichstrom erforderliche Schaltvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Spulen ist zur Vereinfachung in der Zeichnung fortgelassen worden, weil sie für die vorliegende Erfindung unwesentlich ist. Der Bär oder Anker« kann entweder in Längsrichtung schwingfähig aufgehängt sein, z.B. an einer Schraubenfeder, oder innerhalb eines Führungsrohrs d frei beweglich sein wie in Abb. 1, wobei die Umkehr der Bewegung am Ende des Rückhubes (nach oben in Abb. 1) durch eine ^%Rückprallfeder e begünstigt wird. Am Ende '■des Schlaghubes (nach unten in Abb. 1) -schlägt der Bär auf den Schaft; eines eingesetzten Werkzeugs. Der Bärß bildet abwechselnd den Anker für die beiden Spulen b und c und findet seine magnetische Fortsetzung in Polen/^Z₂, die in gleicher oder wie in Abb. 1 in verschiedener Form ausgeführt sein können wie die entsprechenden Enden des Bärsa. Der magnetische Rückschluß wird gebildet durch Ringscheiben- körper g_t, g₂, g₃, von denen der mittlere Körper g₂ den magnetischen Kreisen beider Spulen gemeinsam ist, sowie durch den ' äußeren Mantel h.

Zwecks Verminderung der Wirbelströme ist der Bär a in bekannter Weise mit Radialschlitzen gemäß Abb. 1 und 2 oder auch mit den in Abb. 3 gezeigten Schlitzen versehen, so daß noch eine ausreichende mechanische Festigkeit erhalten bleibt. Die PoIeZ₁,/₂ werden jedoch erfindungsgemäß durch ganz hindurchgehende Schlitze in eine Mehrzahl kleinerer Teilquerschnitte aufgelöst gemäß Abb. 4, die einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. ι durch den Pol Z₁ mit Aufsicht auf das anschließende Leitstück g₁ zeigt. Pol Zi und Leitstück ^₁ bestehen im Ausführungsbeispiel aus einem Stück. Die Schlitze im Pol Zi sind im Leitstück g_t unmittelbar weitergeführt, nach Abb. r etwa bis zur halben Dicke des Leitstückes; die restlich durchgehende Scheibe k trägt die Teilquerschnitte des Pols g_x. Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung, die ein Mindestmaß an Wirbelströmen, ergibt, noch ausreichende mechanische Festigkeit besitzt.

Im Ringscheibenkörper g₂ werden ebenfalls erfindungsgemäß Einschnitte vorgesehen, vorzugsweise so, daß noch ein Materialzusammenhang erhalten bleibt. Die Einschnitte können von außen, wie in der oberen Hälfte der Abb. 5, oder von innen oder, wie in der unteren Hälfte der Abb. 5, von außen und von innen geführt sein.

Wegen der verhältnismäßig geringen Wandstärke des Mantels h haben Einschnitte in Längsrichtung zur Unterbindung der in Umfangsrichtung verlaufenden Wirbelströme nur dann eine merkbare Wirkung, wenn sie in Abständen von höchstens gleich der Wandstärke vorgesehen werden. Wirtschaftlicher und wirksamer ist es hier, falls bei größeren Schlagwerkzeugen überhaupt notwendig, den Mantel aus mehreren übereinandergeschobenen dünneren Rohren aufzubauen. iac

Die grundsätzliche Anordnung von Einschnitten nach der Erfindung soll nicht auf

gleichstrombetriebene Schlagwerkzeuge beschränkt sein; sie ist ebenso wirkungsvoll auch bei mit Wechselstrom betriebenen Schlagwerkzeugen, obwohl man hier nach Möglichkeit nur den unmittelbar schlagenden Bär und etwa noch die Pole massiv, alle anderen Teile des magnetischen Kreises jedoch wegen der größeren Wirbelstromverluste infolge der vollständigen Wechselmagnetisierung möglichst aus Blechen aufbauen wird. Für die Anwendung der Erfindung ist es ferner gleichgültig, ob die Querschnitte der massiven Teile des magnetischen Kreises rund, wie im Ausführungsbeispiel, oder rechteckig oder sonstwie geformt sind. Die Vorteile der Erfindung kommen auch dann zur Geltung, wenn die Hubbewegungen des Hammerbärs nicht unmittelbar, sondern durch Vermittlung einer Hebelübertragung oder ähn-

zo licher Zwischenglieder auf einen besonderen Schlagkörper für die Ausübung des Schlages benutzt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zur weiteren mittelbaren Verminderung der Stromwärmeveiiuste in elektromagnetischen Schlagwerkzeugen nach Patent 662 833 durch Verminderung der Wirbelstromverluste in Eisenteilen der magnetischen Kreise solcher Schlagwerkzeuge, die nach Art von Topfmagneten einen magnetischen Rückschluß, beispielsweise ein Mantelrohr, je einen in eine Magnetspule hineinragenden Polkern, einen innerhalb der Magnetspule beweglichen Anker und Leitstücke zum Überleiten des magnetischen Flusses vom Mantelrohr einerseits zum Polkern, andererseits zuna Anker enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die in die Magnetspulen hineinragenden massiven Polkerne (J₁, /₂) des Magnetsystems durch mehrere ganz hindurchgehende Schlitze, bei rundem Querschnitt vorzugsweise in radialer Richtung, in eine Mehrzahl elektrisch voneinander getrennter kleinerer Einzelquerschnitte aufgeteilt sind (Abb. 1 und 4).
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der der oder die Polkerne mit einem scheiben- oder flanschförmigen Leitstück aus einem Stück bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Polkern (Z₁) ganz hindurchgehenden Schlitze durch das Leitstück bis zu einer beschränkten Tiefe unmittelbar weitergeführt sind, wobei die einzelnen Teilquerschnitte des Polkerns durch den restlich zusammenhängenden Teil (k) des Leitstücks getragen werden (Abb. 4).
3. 3. Anordnung zur Verminderung "der Verluste in magnetischen Kreisen von elektromagnetischen Schlagwerkzeugen mit einem Aufbau nach Anspruch 1, wobei Leitstücke zwischen Anker und Mantelrohr aus massivem Eisen bestehen oder aus Blechscheiben zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die bei rundem Querschnitt der magnetischen Kreise ringscheibenförmigen Leitstücke mit einer Mehrzahl von Einschnitten in radialer Richtung von innen oder von außen oder von beiden Seiten versehen sind, vorzugsweise von solcher Tiefe, daß noch ein Materialzusammenhang zwischen den durch die Einschnitte gebildeten Sektoren erhalten bleibt (Abb. 5).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen