DE744965C

DE744965C - Elektromagnetischer Schwingankermotor

Info

Publication number: DE744965C
Application number: DEL87132D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-12-13
Filing date: 1934-12-13
Publication date: 1944-02-22

Description

Elektromagnetischer Schwingankermotor Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Antrieb für Werkzeuge, insbesondere für Schlagwerkzeuge, wie Meißel, Hämmer u. dgl_ Für derartige Antriebe sind bereits häufig Schwingankermotoren benutzt worden, bei denen sich der Anker senkrecht zur Richtung der aus den Ständerpolen ausgehenden Kraftlinien bewegt und. durch eine Rückholfeder in seine Ruhestellung gebracht wird. Bei den meisten dieser Werkzeuge ist es erwünscht, einen kräftigen Schlag bei nur kleinem Hub zu erhalten. Außerdem ist es erwünscht, daß der Wirkungsgrad des Schlagwerkzeugs, d. h. das Verhältnis der aus dem System zu entnehmenden Nutzleistung zu der zugeführten Leistung möglichst groß ist. Das bedingt aber, daß das Gewicht des beweglichen Systems im Verhältnis zum Gesamtgewicht möglichst klein ist. Man hat deshalb schon vorgeschlagen, -die nicht magnetischen beweglichen Teile aus Leichtbaustoffen, z. B. Aluminium, herzustellen. Da jedoch diese Teile im Verhältnis zu den magnetischen Teilen des Ankers nur klein sind, ist die Gewichtsverminderung durch Verwendung von Leichtbaustoffen nur gering. Die Erfindung bezweckt nun, die oben gestellten Aufgaben des kurzen, aber kräftigen Schlages und des guten Wirkungsgrades :durch einfache bauliche Maßnahmen und Bemessungen zu lösen.
Erfindungsgemäß sind zu diesem Zweck die Pole des Schwingankers und die Pole des bewickelten Ständers gezahnt, und zwar derart, daß in der Anzugstellung sich die Ständer- und Ankerzähne gegenüberstehen und daß Zahnbreite und Zahnlückenbreite sich verhalten wie i : 3 bis 3 : i. Bei. dieser Forfn der Pole und .bei dieser Bemessung von Zahnbreite und Zahnlückenbreite ergeben sich besonders große Kräfte für den Anker bei nur kleinem Hub, wobei das Ankergewicht selbst sehr klein wird. Denn durch die Zahnung der Ständerpole wird der magnetische Kraftlinie-nfluß in einzelne Teilflüsse aufgeteilt, in denen !die Dichte der magnetischen Kraftlinien sehr groß ist. Die Ankerzähne, die inl unerrrgten Zustand des Ständers drin Galilittilieil der Stan'derpole gegenüberstehen, werden daher besonders stark angezogen. Die durch die Zahnung der Pole erzielte Wirkung wird noch besonders begünstigt durch die Bemessung der Zähne nach der Erfindung. Ist die Zahnbreite klein inl \"erhältnis zur Zahilü ckenbreite, so ist die Stretiwirkung des magnetischen Kraftflusses in der Gegend der Zahnlücken gegen den Luftspalt hin sehr groll. Infolgedessen ist das Anzugsmoment des einzelnen Ankerzahns und damit des ganzen Ankers klein. Ist dagegen die Zahnbreite groß gegenüber der Zahnlückenbreite, so geht bereits in der Ruhestellung des Ankers ein wesentlicher Teil des Magnetfusses praktisch unmittelbar von den Ständerpolzähnen auf die Läuferpolzähne über, und das Anzugsmoment des Ankers wird wieder klein, während dafür das Gewicht des Ankers steigt. Es ist daher verständlich, daß es bei Berücksichtigung der anziehenden Kräfte und des .Ankergewichts einen günstigsten Wert im Verhältnis von Zahnbreite zur Zahnlückenbreite gibt. Versuche haben gezeigt, daß das günstigste Verhältnis etwa bei denn Wert i : i liegt, dal l aber auch bei einem Verhältnis von etwa i : 3 und 3 : 1 sich noch brauchbare Resultate erzielen lassen.
Es ist zwar schon früher vorgeschlagen worden, bei relaisartigen elektromagnetischen Vorrichtungen die Pöle des Ständers und des Ankers finit Zähnen zu versehen. Bei den bekannten Vorrichtungen kam es aber nicht wie hei dein Schwingankerrnotor nach der Erfindung darauf an, ein kräftiges Ankeranzugsinoment zti erzielen.
Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen erläutert werden. die nur Ausführungsbeispiele darstellen. In Fig. i sind Pole und Anker eine:: Schwingankermotors dargestellt finit je 3 Zähnen. Das paketierte Ständereisen i weist an seinen Polen Ständerzähne i", 1j,, 1, auf, die sich paarweise gegenüberliegen. In dein Luftspalt zwischen den beiden Ständerpolen befindet sich der Anker 2, der ebenfalls gezahnt ist und dessen Zähne 2", 2b2, den Ständerzähnen gegenüberstehen. Das Verhältnis von Zahnbreite zu Zahnlückenbreite beträgt in Fig. i etwa i : i. Mit dein Anker starr verbunden ist die Haltevorrichtung 3 zur Aufnahme des Werkzeugs, z. B. eines Meißels. Das Bild i zeigt die Stellung des Ankers in nicht erregtem Zustand des Ständers: die Zähne -stehen dabei Zahnlücken gegeniibei-. Infolge der starken Kraftlinienkonzentration in den in kleinen Abständen iiebeneinanderstehendenPolzähnen und wegen des Bestrebens der Kraftlinien, den in ihrem Pfad auftretenden magnetischen Widerstand nach Möglichkeit zu verringern, wird der Anker in Fig. i kräftig nach rechts gezogen, bis jeden- Ankerzahn seinem Ständerzalin egenübersteht. Die Rückholfeder ist bei g 41 - diesem Beispiel der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnet, ebenso ist die I#iihrung für den Anker weggelassen.
Eine besonders handliche Form des Werkzeugs wird erzielt, wenn der Ständer in Form eines Rechtecks ausgebildet ist, dessen lange Seiten parallel zur Bewegungsrichtung des geradlinig hin und her gehenden Schwingankers liegen, wobei der Spalt zur Aufnahme des Ankers sich an einer schmalen Seite des rechteckförinigen Ständers befindet. Eine solche Anordnung zeigt Fig. 2. Hier stellt i wieder das Ständereisen dar, das rechteckige Form hat und durch die Schrauben .1, 5, 6 und 7 zusammengehalten wird. Auf den ]angen Seiten des Ständereisens sind die Spulen S und 9 aufgebracht. .Der Ständer weist an der einen Schmalseite den in Fig. i gezeigten Luftspalt auf. Der Anker 2, der wieder mit der Vorrichtung 3 zur Aufnahme des Werkzeugs verbunden ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel an einer Flächenfederio befestigt, deren Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ankers angeordnet ist. Die Flächenfeder ist an dein Ständer i durch die bügelförmigen Träger i i" und i il, und durch die Schrauben .I, 5, 12 und 13 befestigt. Das andere Ende des Ankers ist durch Stangen verlängert und durch das gegenüberliegende Joch des Ständers geführt. Die Flächenfeder io dient hier sowohl als Führung für den Anker -2 als auch als Rückholfeder. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß der Anker sich immer auf einer Linie bewegt, ohne seitlich ausweichen zu können. Dadurch kann der Zwischenraum zwischen den Ankerzähnen und den Ständerzähnen außerordentlich klein gehalten «-erden, während gleichzeitig die Reibungsverluste des sich bewegenden Ankers praktisch verschwinden.
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung der Fig. ? Voll ollen gesehen. Eine günstige Ausbildung der Flächenfeder io zeigt Fig.:I, dieden Schwingankermotor in derSeitenansicht darstellt. Die Flächenfeder io, die aus mehreren Blättern bestehen kann, ist vorteilhaft mit Schlitzen versehen, wie Fig. d. zeigt. Der Schwinganker ist mit Schrauben oder Bolzen i-", i:Ih und 1d., an der Flächenfeder befestigt, die ihrerseits wieder durch die Schrauben 12 und 13 mit dein Ständer verbunden ist.
Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, auch das andere, nicht mit der Flächenfeder verbundene Ende des Ankers durch eine Feder zu führen, die zweckmäßig an der eiltgegengesetzten Schmalseite des Ständerrecht- 1 ecks, also am Ständerjoch befestigt ist. Hierdurch wird eine sehr gute Parallelführung des Ankers erreicht. Zweckmäßig wird dabei der Anker durch Stangen von leichtem Gewicht mit der rückwärtigen Feder verbunden.
Der gezahnte Anker a kann, wie gezeigt, aus einem Stück oder aus Blechpaketen aufgebaut sein. Er kann aber auch aus einer Anzahl von Teilankern entsprechend der Zahnung bestehen, die ihrerseits mechanisch durch Distanzstücke entsprechend den Zahnlücken in Abstand gehalten werden. Fig. 5 zeigt einen so zusammengesetzten Anker, wobei die stabförmigen Teilanker a", 2b, a" deren Länge nahezu gleich der Breite des Ständereisens ist, -durch Distanzstücke i5a, i5b, i5, in richtigem Abstand gehalten werden. Der ganze Anker ist durch die Schrauben 16, 17 und 18 mit der Blattfeder io verbunden, wobei die Schraube 17 gleichzeitig den Werkzeughalter 3 trägt.
Ebenso wie der Ankeraus einzelnen Teilankern zusammengesetzt sein kann, kann auch der Kern des Magnetsystems aus einer Anzahl von Teilkernen bestehen.
Fig. 6 zeigt den Aufbau eines solchen Magnetsystems, wobei Anker und Rückho:lfeder der Deutlichkeit halber weggelassen sind. Die einzelnen Kerne i9", igb, i9, usw. werden durch Distanzstücke 20" 20b,:20, USW-im geeigneten Abstand gehalten. Die einzelnen Kerne liegen in der Bewegungsrichtung des Ankers hintereinander und werden durch eine gemeinsame, nicht gezeichnete Erregerwicklung gespeist. Durch diesenAufbau wird gleichzeitig eine gute Kühlung des ganzen Systems erreicht.
Für den Antrieb solcher Werkzeuge ist grundsätzlich Gleich- und Wechselstrom verwendbar. Im ersten Falle ist in bekannter Weise in den Spulenstromkreis ein Unterbrecher zu schalten. Wird dieser Unterbrechen mit dem Anker gekuppelt, so arbeitet der Schwingankermotor mit einer seiner Eigenschwingungsdauer entsprechenden Frequenz. Bei, Speisung mit 5operio,digem Wechselstrom arbeitet der Motor mit ioo Schwingungen j-e Sekunde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetischer Schwinganlsermotor, dessen Anker sich senkrecht zur Richtung der aus den Ständerpolen austretenden Kraftlinien bewegt und durch eine Rückholfeder in seine Ruhestellung gebracht wird, zum Antrieb von Werkzeugen, insbesondere von Schlagwerkzeugen, wie Meißel, Hämmer u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer kräftigen Schlagwirkung bei geringem Hub die einander gegenüberstehenden Pole des bewickelten Ständers und die Pole des Schwingankers gezahnt sind, und zwar derart, daß in der Anzugsstellung sich die Ständer- und Ankerzähne gegenüberstehen und daß Zahnbreite und Zahnlück enbreite sich verhalten wie i : 3 bis 3 : i. a. SchwingankermotornachAnspruchi, dadurch gekennzeichnet, d@aß der Eisenweg für den Ständerkraftfluß nach einem Rechteck verläuft, dessen lange Seite parallel zur BeEvegungsrichtung des geradlinig hin und her gehenden Schwingankers liegt, und daß die für den Schwinganker vorgesehene Unterbrechung oder Trennfuge des Ständerkraftlinienpfades an einer der schmalen Seiten des Rechtecks vorgesehen ist. 3. Schwingankermotornach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder für den Schwinganker eine Flächenfeder (io) ist, die vorzugsweise mit ihrer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schwingankers und damit parallel zur Stirnfläche des Ständers (i) verläuft und vor dieser angeordnet ist. 4.. SchwingankermotornachAnspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Flächenfeder (io) als Rückholfeder diese gleichzeitig zur Parallelführung des Ankers (2) dient. 5. Schwingankerinotornach Anspruchd., dadurch gekennzeichnet, daßderSchwinganker (2) an seinem einen Ende mit der Flächenfeder (io) verbunden und an seinem rückwärtigen Ende durch Stangen mit einer zweiten, an der anderen Stirnseite des Ständers angeordneten "Feder verbunden ist. 6. Schwingankermotornach Anspr uch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gezahnte Schwinganker aus einer Anzahl von Teilankern besteht, die den Eisenweg für den zwischen den einander gegenüberliegenden Ständerpolzähnen übertretenden Kraftfluß bilden und die mechanisch durch den Zahnlücken entsprechende Distanzstücke und durch einen Bolzen zusammengehalten werden. . 7. Elektromagnetischer Schwingankerinotor, dessen Anker sich senkrecht zur Richtung der aus den Ständerpolen austretenden Kraftlinien bewegt und durch eine Rückholfeder in seine Ruhestellung gebracht wird, zum Antrieb von Werkzeugen, insbesondere von Schlagwerkzeugen, wie Meißel, Hämmer o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer kräftigen Schlagwirkung bei geringem Hub sowohl der Kern des Magnetsystems als auch der Ankerkern aus einer Anzahl von Teilkernen bestehen und daß die Pole der Magnet- und Ankerteilkerne in der Anzugstellung sich gegenüberstehen, und daß die Teilpolhreite und die Größe der Teilpollücken sich verhalten wie i : 3 bis 3 : i. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .. . . \r. 4o2 5-6. 470 140. 9-1953. -+76 839, 5 62 040; französische Patentschriften \r- ,-o8 963, 524 io8; USA.-Patentschrift . . . . . . . . - 1 892956, britische - . . . . . . . . - 102 716.