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Elektrischer Schwingankermotor Bei elektrischen Schwingankermotoren
ist es bekannt, den Anker oder die Feldspule oder beides in Resonanz mit der doppelten
Frequenz eines Wechselstromes schwingen zu lassen. Als federndes Element für solche
Motoren «erden Hülsen oder Puffer aus Gummi oder anderen geeigneten Werkstoffen
oder entsprechend geformteDruck- oderZug-Druck-Federn oder ein einseitig eingespannter
Torsionsstab verwendet. Federnde Glieder dieser Art haben sich jedoch im Dauerbetrieb
nicht bewährt. So bleiben z. B. dde elastischen Eigenschaften von gummiartigen Werkstoffen
nichtgleichmäßig und gehen bei Dauerbetrieb zurück. Federn irgendwelcher Art brechen
über kurz oder lang an. der Einspannstelle, wobei selbst eine genau angepaßte Form
oder besondere Vorkehrungen an dieser Stelle keine genügende Gewähr für eine entsprechend
hohe Dauerfestigkeit ergeben, ganz abgesehen davon, daß dadurch auch die Herstellung
sehr verteuert wird. Eine wesentlich bessere Lösungsmöglichkeit stellt die Verwendung
eines Torsionsstabes als federndes Element dar. Ein solcher einseitig eingespannter
Stab bedingt jedoch eine einwandfreie, stets gut bleibende Lagerung des frei schwingenden
Endes, welches die ziemlich bedeutenden. Kräfte aufnehmen muß, die z. B. von ungleichen
schwingenden Massen herrühren und im Resonanzfall auftreten. D.ie Reibung in einem
solchen Lager ist sehr unerwünscht, da dadurch die Schwingweite gedämpft und die
Leistung herabgesetzt wird. Ferner ist das unvermeidliche Lagerspiel zwischen dem
Stabend-e und der umgebenden Lagerwand die Ursache zu starker Geräuschbildung. Infolgedessen
haben sich Schwingankermotoren. in der Praxis bisher nicht bewährt.
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Die Anwendung eines Torsionsstabes bietet insofern Vorteile, als bei
einem geraden Stab sämtliche Maßnahmen zur Erhöhung der Dauerfestigkeit, wie formgerechte
.Gestaltung, Oberflächendrücken usw., ohne Schwierigkeiten rechnungsmäßig
erfaßt
und auch praktisch durchgeführt werden können. Bei dem Gegenstand der.Erfindung
wird nun, nicht ein einseitig eingespannter Torsionsstab, sondern ein zweiseitig,
also an beiden Enden fest eingespannter Torsionsstab als federndes Element des schwingenden
Systems verwendet. Dies hat gegenüber den bekannten Ausführungen mit einem einseitigen
Torsionsstab den wesentlichen Vorteil, daß das Lager am frei schwingenden Ende mit
all seinen Nachteilen in Fortfall kommt und sich daher der Wirkungsgrad, die Betriebssicherheit
und das ruhige Arbeiten eines solchen Schwingankermotors wesentlich verbessern.
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Erfindungsgemäß ist ferner in der Mitte des zweiseitig festgehaltenen
Torsionsstabes die schwingende Masse angeordnet, die z. B. aus dem Anker oder der
Feldspule rtiit Kern und den Übertragungselementen, z. B. einem Schwinghebel und
dem daran angebrachten Arbeitsorgan, besteht.
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Weitere Einzelheiten des Schwingankermotors nach der Erfindung sind
dem auf der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Hierbei zeigt Abb. i einte Seitenansicht, teilweise im Schnitt nach Linie A-A in
Abb. 2, Abb. 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt. Der Torsionsstab a ist im
Innern eines rohrförmigen Gehäuses g untergebracht und mit seinen verstärkten Enden
o mit den ebenfalls verstärkten Gehäuseenden p fest verbunden, und zwar so, daß
die Achse des Stabes a unterhalb der Längsachse des Gehäuses g liegt. In der Mitte
des Torsionsstabes a ist der Schwinghebel b fest angebracht, der als zweiarmiger
Hebel ausgebildet ist und, auf der einen Seite den Anker c und auf der anderen!
Seite die Blattfeder k trägt. Das Gehäuse g besitzt in der Mitte einen Arm i, der
an seinem Ende mit einem Kompressionszylinder t mit Ventilen. verbunden ist, in
welchem ein mit der Blattfeder k verbundener Kolben u auf und ab gleitet. Nach der
anderen Seite ist an dem Gehäuse g ebenfalls in der Mitte ein Ansatz h angeordnet,
der die Feldspule d mit Kern e
über Zwischenfedern f aufnimmt.
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An der Befestigungsstelle der Blattfeder k an dem Schwinghebel b ist
die Auflagefläche l sowohl an dem letzteren als auch an der Befestigungslasche n
etwa kreisförmig ausgebildet, um beim Schwingen des Hebels b ein Abknicken der Blattfeder
k zu vermeiden. An dieser Stelle oder auch an jeder anderen Stelle des Schwinghebels
b kann noch zusätzlich eine zur Schwingachse verstellbare Masse m angeordnet sein,
mittels der das Trägheitsmoment dies schwingenden Systems verändert und die Resonanzlage
eingestellt werden kann.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schwingankermotors ist folgende:
BeimEinschalten der mit Wechselstrom betriebenen Feldspule d wird der An#her c im
Takte der Frequenz angezogen und freigelassen. Infolgedessen hat er das Bestreben",
den Schwinghebel b mit der doppelten Frequenz des Wechselstromes um die Achse des
Torsionsstabe.s a in Schwingung zu versetzen. Ein solches Schwingen tritt jedoch
nur ein, wenn bei eingespannten Enden des Stabes a das schwingende System, bestehend
aus dem Torsionsstab a, dem Schwinghebel b, dem Anker c und, dem Arbeitsorgan (z.
B. der Blattfeder k und, dem Kolben u), welches im nachfolgenden mit Si bezeichnet
ist, eine mechanische Torsionsfrequenz aufweist, die der doppelten Wechselstromfrequenz
entspricht.
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Um nun jegliche gleitende Lagerung zu vermeidien, ist es vorteilhaft,
das vorgenannte schwingende System S1 erfindungsgemäß einem zweiten schwingenden
System S2 beizuordnen, das als federndes Element das rohrförmige Gehäuse g aufweist
und außerdem noch aus dem Ansatz h, den Zwischenfedern; f, der Feldspule
d mit Kerne und dem Arm i mit dem Zylinder t besteht. Auch das System S2
ist auf die gleiche Frequenz abzustimmen. Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil,
daß die festen Verbindungsstellen zwischen den Enden o des Torsionsstabes
a und den Enden p des Gehäuses h mit Schwingungsknotenpunkten der
beiden Systeme zusammenfallen, so daß an diesen Stellen eine schwingungsfreie, räumlich
in buhe bleibende Lagerung auf der beliebig gestalteten Grundplatte q stattfindet
und sich ein ruhiger, geräuscharmer Betrieb ergibt. Außerdem stellen sich dadurch
wesenrtlich größere relative Schwingweiten ein, da die beiden Schwingungssysteme
gegeneinander arbeiten. Die zweckmäßig-erweise noch zwischengeschalteten elastischen
Zwischenringe r, z. B. aus Gummi, dienen lediglich zur Dämpfung etwaiger Restvibrationen.
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Die Abstimmung des inneren schwingenden Systems Si erfolgt durch Veränderung
des Trägheit.smomentes, z. B. durch Verlagerung der Masse m; ferner ist dies z.
B. auch durch Anbringen: zusätzlicher Gewichte u. dgl. zu erreichen. Die Abstimmung
des äußeren schwingenden Systems S2 geschieht dagegen am einfachsten durch Veränderung
der elastischen Befestigung der Feldspule d mit Kern e an dem Ansatz h, des Gehäuses
g, z. B. mittels der Zwischenfedern f mit nicht konstanter Kennlinie oder entsprechend
bemessener Puffer u. dgl.; ebensogut ist aber auch hier eine Abstimmung wie bei
dem inneren schwingenden System Si durchführbar.
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Werden die Achse des Torsionsstabes a und die des Gehäuses g exzentrisch
übereinander angeordnet, wird die kreisförmige Bewegung des Schwinghebels b an der
Einspannstelle der Blattfeder k und dies Ankers c teilweise begradigt. Die Schwingweiten
lassen sich z. B. durch längere Schwinghebel und'/oder durch Verlängerung des Torsionsstabes
und des Gehäuses vergrößern. Die Form des Gehäuses kann im übrigen eine beliebige
sein und dem jeweiligen Verwendungszwecke angepaßt werden, vorausgesetzt, daß dabei
die beiden schwingenden Systeme erhalten bleiben. Durch die Anbringung der Blattfeder
k wird die Benutzung eines Gelenkes vermieden, so daß der gesamte Schwingankermotor
nach der Erfindung keine einzige Lagerstelle aufweist, die geschmiert werden muß.
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Im übrigen, können die hin und her gehenden Bewegungen der Blattfeder
(ioo pro Sek. bei einer Wechselstromfrequenz von 5o Hz) auf ein beliebiges
Arbeitsorgan
übertragen \\-erden. Außer einer Bewegung eines Kompressorkolbens ist z. B. auch
die Betätigung einer Säge, einer Nähnadel, einer Raspel usw. ohne besondere weitere
Vorkehrungen möglich. Eine Umsetzung auf eine Drehbewegung ist mittels bekannter
Elemente ohne Schwierigkeiten durchzuführen. Das Arbeitsorgan kann ferner auch auf
der gleichen Seite liegen wie der Anker; jedoch hat dies den Nachteil, daß die Schwerpunkte
der schwingenden Systeme nicht in die Torsionsachsen fallen, wodurch sich ein unruhigerer
Betrieb ergibt.