DE720476C - Vorrichtung zum stufenweisen Antrieb, bestehend aus miteinander gekuppelten Drehmagneten - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum stufenweisen Antrieb, bestehend aus miteinander gekuppelten Drehmagneten Für stufenweisen Antrieb, insbesondere für stufenweise bewegte Schaltwerke von elektrischen Fahrzeugen, verwendet man Drehmagnete, weil diese gegenüber anderen Antriebsarten beträchtliche Vorteile besitzen und es im Wesen eines Magneten liegt, kurze, zeitlich begrenzte Bewegungen auszuführen. Gegenüber Druckluftantrieben haben Magnetantriebe den weiteren Vorteil, überall anwendbar zu sein, beispielsweise auch bei Straßenbahnen, wo Druckluft nicht zur Verfügung steht. Elektromotorische Antriebe benötigen große Stufenschaltzeiten, weil die Abbremszeit des schnellaufenden Motors verhältnismäßig lang ist. Außerdem sind bei Motorantrieben besondere Getriebe (Maltesergetriebe) nötig, da die kontinuierliche Bewegung des Motors in eine stufenweise umgeformt werden muß. Die erforderlichen Motoren sind nur für Niederspannung geeignet.
• Die gebräuchlichen Drehmagnetantriebe bestehen meist aus einem Magnetkern, der eine zur Drehachse konzentrische Spule umschließt und in gewissem Abstand einander gegenüberliegende, zur Drehachse konzentrisch angeordnete Pole besitzt, welche einen Ringspalt bilden, in den der Drehanker mit seinen Polstücken hineinragt. Diese Polstücke sind um die Achse des Magnetkerns drehbar an einem Träger aus unmagnetischem Material befestigt. Der Magnet ist also ein Schubmagnet, da er nicht die Zugkraft, sondern die Querkraft der Kraftlinien ausnutzt. Die Polstücke werden unter dem Einfluß dieser Kraft zwischen die Pole des Magnetkerns gezogen, wobei der Anker eine Drehung ausführt. Hierbei wird ein Kraftspeicher gespannt, der den Anker nach Ausführung der Schaltbewegung wieder in seine Ausgangslage zurückbringt. In Verbindung mit Klinke und Klinkenrad ist es so möglich, beliebig viele Schaltstufen zu schalten.
• Man hat solche Drehmagnete unter Verwendung besonderer Vorsteuermagnete auch für zwei Drehrichtungen gebaut. Die Vorsteuermagnete haben dabei die Aufgabe, dem Anker die entsprechende Anfangslage zu geben, so daß die Polstücke bei Linksdrehsinn zwischen die links benachbarten, bei Rechtsdrehsinn zwischen die rechts benachbarten Pole gezogen werden.
• Obgleich der Anker des Drehmagneten nach jeder Schaltbewegung wieder in seine Ausgangslage zurückgebracht werden muß, was natürlich zusätzlichen Zeitaufwand erfordert, sind die mit dem Drehmagneten erzielten Stufenschaltzeiten verhältnismäßig klein. Um jedoch bei vielstufigen Schaltwerken in Fahrzeugen eine rasche Anfahrt und Bremsung zu gewährleisten, besteht 'das Bestreben, die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen.
• Man hat vorgeschlagen, die Schaltgeschwindigkeit solcher Drehmagnete dadurch zu erhöhen, daß man mindestens drei gleiche Magnete miteinander kuppelte und abwechselnd in Tätigkeit treten ließ. Die Mindestzahl von drei Magneten ergab sich daraus, daß man mit zwei Magneten noch kein einwandfreies Arbeiten erzielen konnte, da der den Arbeitshub ausführende Drehmagnet den zweiten leer laufenden Magneten in die neutrale Zone zog, so daß dieser, wenn er in der nächsten Stufe arbeiten sollte, keine Anfangskraft ausüben konnte. Die Verhältnisse liegen hier also ähnlich wie bei einem Drehstrommotor, der nur an eine Phase angeschlossen ist. Erst mit Hilfe eines dritten Antriebsmagneten war es also möglich, einen brauchbaren Antrieb zu bauen. Man war nun auch früher schon bestrebt, einen Antrieb mit nur zwei Drehmagneten zu schaffen. Dies gelang jedoch nur mit besonderen Wicklungen, die auf dem Anker des Drehmagneten angebracht wurden. Da der Anker drehbar ist und die Wicklungen größtenteils elektrisch voneinander getrennt waren, waren für jeden Anker eine ganze Anzahl von Schleifringen erforderlich, die, abgesehen von ihrer teuren Herstellung und dem erheblichen Platzbedarf, häufig zu Störungen Anlaß gaben.
• Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zum stufenweisen Antrieb, bestehend aus miteinander gekuppelten Drehmagneten, welche als Schubmagnete arbeiten und abwechselnd von Stufe zu Stufe wirksam sind, bei welcher diese Nachteile dadurch vermieden werden, daß die Antriebsvorrichtung zwei Drehmagnete mit unbewickeltem Anker besitzt und daß eine eindeutige Drehrichtung dadurch erzielt wird, daß die :Magnetspule des den Arbeitshub ausführenden Magneten abgeschaltet wird, sobald sich die Polstücke des zugehörigen Ankers mit den Magnetpolen überdecken, und daß die Rastierung erst einige Winkelgrade später erfolgt, so daß die Polstücke des zweiten Magneten durch ihre aus der Indifferenzzone verschobene Lage eine eindeutige Kraftrichtung erbalten. Ein solcher Antrieb wird, da für jeden Magneten nur eine einzige Spule auf dem feststehenden Joch erforderlich ist, denkbar einfach. Auch läßt sich der Antrieb gemäß der Erfindung ohne weiteres für einen abwechselnden Antrieb nach beiden Drehrichtungen bauen. Dies wird dadurch erreicht, daß mittels besonderer Vorsteuermagnete der Magnetkern um einen solchen Winkel verdreht wird, daß die Polstücke des Ankers entweder zwischen die rechts oder die links benachbarten Magnetpole gezogen werden. Die Polzahl muß mit Rücksicht auf den Schaltwinkel und die Streuung gewählt werden.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Fig. i in Stirnaufsicht auf den Magnetkern mit drei Polen und in Fig. 2 im Längsschnitt dargestellt.
• In den Figuren bedeutet a den Magnetkern, der eine zylindrische Form besitzt und sich nach beiden Seiten um die zur Drehachse konzentrischen Spulen b und c schließt. Der Magnetkern ist auf seinen Stirnseiten zu ausgeprägten Polen e, f und ä, h ausgebildet. In dem Ringspalt zwischen den Polen befinden sich Polstücke i und h, welche an Scheiben 1 und va aus unmagnetischem Material befestigt sind. Die Scheiben Z und va sitzen an beiden Enden der Drehachse, welche im Magnetkern a und in den festen Lagern o1 und o_ drehbar gelagert ist. Mit p ist eine Rastierungseinrichtung bezeichnet, welche das Fortschalten um immer den gleichen Winkel gewährleistet. Für die Erläuterung der Arbeitsweise der Antriebsvorrichtung ist vorausgesetzt, daß der Magnetkern feststeht und die Polstücke i., k sich in der in Fig. i eingezeichneten Lage befinden. Wird die Spule b erregt, dann hat der den Magnetkern a durchfließende Kraftfluß, welcher sich über e, i und f schließt, das Bestreben, seine Stärke möglichst zu vergrößern. Dies bedingt aber, daß die Polstücke i sich im Linkssinn bewegen, wobei sie zwischen die Pole e und f gelangen. Dabei dreht sich die Welle 7a um eine halbe Polteilung, und am Ende der Drehung nehmen nunmehr die Polstücke k die Ausgangslage der Polstücke i ein. Wird nun die Spule c erregt, so schließt sich der Kraftfluß über g, k und h, und die Polstücke k werden zwischen die Pole g und h gezogen. Die Welle dreht sich wieder um eine halbe Polteilung im Linkssinne. Werden also die Spulen b, c dauernd abwechselnd erregt, 'so dreht sich die Antriebswelle za fortlaufend gleichsinnig. Die Änderung der Drehrichtung geschieht finit Hilfe der Vorsteuermagnete q1 und q2, die beim Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Zug- und Schubmagnete ausgebildet sind. Die am Magnetkern a angebrachten Schubanker, r1 und y2 haben die Aufgabe, den Magnetkern und damit die Pole desselben um den durch die eingezeichneten Lagen I und II festgelegten Winkel zu verstellen. Außerdem besitzen die Magnete Klappanker s1 und s2, welche als Klinken ausgebildet sind, und unter Wirkung der Federn t1 und t2 wahlweise in die Nuten u1 und u2 einschnappen, wodurch der Magnetkern gegen Verdrehen gesichert ist.
• In der Stellung I ist der Vorsteuermagnet q1 angezogen, und der Klappanker s2 ist unter Wirkung der Feder t2 eingeklinkt. In diesem Fall kommen die linken Kanten der Polstücke i mit den rechten Kanten der Pole e und f zur Deckung; der Anker dreht sich dann im Linkssinne.
• In Stellung II ist der Vorsteuermagnet q2 angezogen und der Klappanker s1 eingeklinkt. Dann decken sich die rechten Kanten der Polstücke i mit den linken Kanten der Pole e und f, und es erfolgt eine Rechtsdrehung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Vorrichtung zum stufenweisen Antrieb, bestehend aus miteinander gekuppelten Drehmagneten, welche als Schubmagnete arbeiten und abwechselnd von Stufe zu Stufe wirksam sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung zwei Drehmagnete mit unbewickeltem Anker besitzt und daß eine eindeutige Drehrichtung dadurch erzielt wird, daß die Magnetspule des den Arbeitshub ausführenden Magneten abgeschaltet wird, ,sobald sich die Polstücke des zugehörigen Ankers mit den Magnetpolen überdecken, und daß die Rastierung erst einige Winkelgrade später erfolgt so daß die Polstücke des zweiten Magneten durch ihre aus der Indifferenzzone verschobene Lage eine eindeutige Kraftrichtung erhalten. s. Vorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Polstücke (i bzw. k) der Anker oder die Magnetpole (e, f bzw. g, h) der Drehmagnete um je eine halbe Polteilung gegeneinander versetzt sind. 3. Vorrichtung nach Anspruch r und z, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (a) der Drehmagnete eine zur Drehachse konzentrische Spule (b bzw. c) umschließt, wobei die einander gegenüberliegenden Polpaare (e, f bzw. g, h) des Magnetkerns einen Ringspalt bilden, in den der Drehanker mit seinen Polstücken (i bzw. k) hineinragt. 4.. Vorrichtung nach Anspruch a bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmagnete einen gemeinsamen Magnetkern (a) mit jedem Drehmagneten zugeordneten Polen (e, f und g, h) besitzen, die von getrennten Magnetwicklungen (b und c) erregt werden, und daß die Anker der Drehmagnete durch eine gemeinsame Welle (n) gekuppelt sind. 5. Vorrichtung nach Anspruch z bis q:, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung durch Verstellen des Magnetkerns (a) gegenüber den Polstücken (i, k) der Anker geändert wird. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (a) durch Vorsteuermagnete (q1 und q2) verstellt wird. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vörsteuermagnete (ql und q2) Schubmagnete sind, die außer den Schubankern (r1 und r2) Klappenanker (s1, s2) besitzen. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappanker (s1, s2) als Klinken ausgebildet sind, welche unter der Wirkung von Federn (t1, t2) wahlweise in am Magnetkern (a) angebrachte Nuten (u1, 212) einschnappen.