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Schwingungssystem mit elektromagnetischem Antrieb Für die Kopplung
der relativ zueinander schwingenden Massen von Schwinggebilden, z. B. solchen mit
elektromagnetischem Antrieb, werden vorzugsweise Federn in Form von Blattfedern
oder Schraubenfedern verwendet. Während erstere den Vorteil haben, daß mit ihnen
eine zwangsläufig geradlinige Schwingungsführung erreicht werden kann, was mit Schraubenfedern
wegen ihrer elastischen Verformbarkeit in allen drei Raumachsen nicht möglich ist,
haben sie den praktisch schwerwiegenden Nachteil, claß die Einspannstellen, -i.
h. die Übergangsstellen aus der starren Einspannlin,-in den federnden 'feil, zu
Reibkorrosionen neigen, die zu DauerschNvingungsbrüchen führen können. Es besteht
zwar die Möglichkeit, diese Erscheinung durch vergrößerte Dicke der eingespannten
Teile zu vermeiden; jedoch sind solche Federausbildungen kostspielig. Wenn schwingungstechnisch
möglich, sind daher die praktisch zuverlässigeren und einfacheren Schraubenfedern
zu bevorzugen. Es sind z. B. elektromagnetisch angetriebene Schwingungserzeuger
bekannt, deren zwei schwingende Massen durch ein oder mehrere Paare gegeneinander
vorgespannter Druckfedern miteinander gekoppelt sind und bei denen die Gefahr nichtgeradlinigen
Schwingens durch Verwendung von Federn geeigneter Form, wie z. B. solche mit im
Verhältnis zur Länge großem Durchmesser, sowie durch paarweise gegenseitige starke
Vorspannung der Federn unterdrückt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist eine besondere Ausbildung eines Schwingsystems
mit nur zwei mechanisch parallel arbeitenden Schraubenfedern, bei der die Neigung
zu etwaigem Querschwingen infolge nicht in der Hauptschwingrichtung wirkender magnetischer
Kräfte allein durch die Lage der Ein-
Spannpunkte der Federn weitgehend
vermindert wird. Auch bei dieser neuen Anordnung empfiehlt es sich, zusätzlich die
an sich bekannte Ausbalancierung der schwingenden Masse in bezug auf die Hauptschwingachse
anzuwenden.
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Besonders für Schwingantriebe mit relativ großer Schwingweite sind
Magnetsysteme zweckmäßig, bei denen der Magnetanker in einem Ausschnitt des Magnetkörpers
mit Übertritt des Magnetflusses von ersterem zum Anker quer zur Schwingrichtung
von beiden Seiten und Weiterführung des Flusses in der Schwingrichtung zu einem
in der Mittellinie des Magnetkörpers an diesem befestigten gegenständigen Magnetpol
angeordnet ist, weil solche Magnetsysteme auch bei großem Nutzluftspalt im Verhältnis
zur Polfläche geringe magnetische Streuung aufweisen. Gerade bei solchen Systemen
treten aber schon bei geringem Unterschied der seitlichen Luftspalte erhebliche
magnetische Seitenkräfte auf, die, den Anker zu Schrägschwingungen anregen und dadurch
die Gefahr eines seitlichen Anschlagens des Ankers an die Ausschnittsflächen des
Magnetkörpers wesentlich erhöhen. Bei dem Schwingsystem gemäß der Erfindung wird
diese Gefahr weitgehend vermieden und praktisch geradlinige Schwingungen des Ankers
dadurch erzielt, daß der Anker von einem brückenförmigen Querstück getragen wird,
dessen Enden mit zwei Schraubenfedern starr verbunden sind, und daß die festen Einspannpunkte
der Schraubenfedern in eine Ebene gelegt werden, die in Höhe der seitlichen, durch
den Ausschnitt im Magnetkörper gebildeten Luftspaltflächen, vorzugsweise in Schwingrichtung
gemessen, etwa in der Mitte dieser Luftspaltflächen liegt. Ein seitliches Anschlagen
des Ankers durch Querverschieben parallel zu sich selbst ist dann infolge der in
dieser Richtung sehr hohen Steifigkeit der Federn, d. h. infolge großer Querstabilität,
praktisch ausgeschlossen.
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Es bliebe nur noch die Möglichkeit, daß das ganze Ankersystem Drehschwingungen
um eine quer zur Hauptschwingrichtung liegende Drehachse ausführen könnte. Solche
Drehschwingungen anregende Kräfte, die entweder aus einer Massenunsymmetrie des
Ankersystems oder durch ungleiche magnetische Kräfte in den Seitenluftspalten entstehen
könnten, lassen sich jedoch, wie die Erfahrung zeigt, leicht durch Ausbalancieren
des Ankersystems und durch einigermaßen genaue Einstellung der Seitenluftspalte
so weit vermindern, daß das Ankersystem praktisch einachsig geradlinig schwingt,
vorausgesetzt, daß durch entsprechende Bemessung von Massen und Federn eine Resonanz
der magnetischen Antriebskräfte mit der Eigendrehschwingfrequenz des :Ankersystems
um eine quer zur Hauptschwingachse liegende Drehschwingachse vermieden wird.
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In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel des Schwingsystems gemäß
der Erfindung, zum Teil schematisch, dargestellt, und zwar in Fig. i im Längsschnitt
und in Fig. 2 im Querschnitt. Der aus Blechen aufgebaute Magnetkörper i trägt die
MagnetspUle 2, die einen am Magnetkörper angeschraubten Nlagnetpo1 3 umschließt.
Der im oberen Ausschnitt des Magnetkörpers angeordnete U-förmige Anker 4 ist an
einer 2@nkerbrücke 5, z. B. durch Niete 6 oder durch Schweißung, befestigt. Die
Ankerbrücke 5 und damit auch der Anker 4 sind durch zwei Schraubenfedern 7, 7' mit
dem Magnetkörper i über starre Konsolen 8, 8' schwingfähig verbunden. Statt der
Konsolen können auch vom Magnetkörper getrennte Auflager vorgesehen werden.
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Die Federn 7, 7' sind beispielsweise mit nach innen abgebogenen Enden
versehen, die mittels paarweise angeordneter Einspannstücke 9, j und io, io' einerseits
mit der Ankerbrücke 5, anderseits mit den Konsolen 8, 8' fest verspannt sind. Die
Federn sind bezüglich Drahtdurchmessers, Windungszähl und Windungsdurchmessers vorzugsweise
so bemessen, daß die Eigenschwingfrequenz des Ankersystems 4, 5 von der durch die
Frequenz des die Magnetspule speisenden Wechselstroms bestimmten Impulsfrequenz
der magnetischen Antriebskraft etwas abweicht. In manchen Fällen ist es vorteilhafter,
die Magnetspule nach dem Prinzip der Selbstunterbrechung mit unterbrochenem Gleichström
zu erregen, wozu dann in bekannter Weise ein vom schwingenden Ankersystem betätigter
Unterbrecherkontakt vorzusehen wäre.
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Entsprechend der Richtung der im Luftspalt zwischen Anker 4 und Magnetpol
3 wirkenden magnetischen Kräfte, die nach obigem Wechselkräfte sind, wird das ganze
Ankersystem 4, 5 zu erzwungenen Schwingungen in senkrechter Richtung angetrieben.
Die in den Seitenluftspalten zwischen den Ausschnittflächen des Magnetkörpers i
und den Schenkeln des Ankers 4 auftretenden magnetischen Kräfte sind bei Gleichheit
der Luftspalte entgegengesetzt gleich; sie tragen also nicht zum Schwingantrieb
bei. Das von dem Schwingsystem angetriebene Nutzgerät kann z. B., wie in den Figuren
angedeutet, an die Mitte der Ankerbrücke angeschlossen werden.
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Erfindungsgemäß liegen die festen Federeinspannungen io, iö in bezug
auf die Seitenluftspalte des Magnetkörpers i, in Schwingrichtung gemessen, zwischen
der oberen und unteren Endbegrenzung der Seitenluftspalte, und zwar möglichst in
solcher Höhe, daß magnetische Restkräfte, die durch die praktisch stets vorkommende
Ungleichheit der Seitenluftspalte bedingt sind, nur eine Querverschiebung des ganzen
Ankersystems bewirken. Wenn, wie im Ausführungsbeispiel, die Federn mit im Verhältnis
zum Windungsdurchmesser möglichst geringer Länge ausgeführt sind, haben sie gegen
solche Querverschiebungskräfte eine sehr hohe Steifigkeit, so daß Querverschiebeschwingungen
praktisch äusgeschlossen sind. Als Störschwingungen könnten also nur noch Drehschwingungen
um eine etwa durch die unteren Federeinspannurngen io, io', also senkrecht zur Hauptschwingrichtung
verlaufende Achse eintreten. Diese sind aber bei Massensymmetrie des Ankersystems
4, 5 in bezug auf die Mittelachse ebenfalls ausgeschlossen, wenn die Eigendrehschwingfrequenz
des Ankersystems um diese Achse in genügendem Maße von der Antriebsfrequenz abweicht.
Trotz der nicht zwangsläufigen
Schwingungsführung, bedingt durch
die ausschließliche Verwendung von Schraubenfedern, wird daher d urcli Anwendung
der Lehre der Erfindung eine rein geradlinige Schwingung erreicht. Zur Erzielung
genauer \Tassensymmetrie, d. h. zum Ausbalancieren des Ankersystems, werden an diesem
zweckmäßigerweise kleine verschiebbare oder sonst einstellbare Hilfsmassen i i,
i i' vorgesehen, wie sie mit sinngemäß ähnlicher Wirkung z. B. zum Auswuchten umlaufender
Körper angewendet werden.
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Das erfindungsgemäße Schwingsystem kann beispielsweise zum Antrieb
von Schwingsägen und anderen hin und her gehenden Werkzeugen oder Geräten Verwendung
finden.