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Vibrationsmotor hie Fi-tindung bezieht sich allgemein auf einen Vibrationsinotor
und betrifft besonders einen Vibrationsmotor mit einem permanentmagnetischen Anker.
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Die unmittelbar bei den üblichen Netzfrequenzen von 5o bis Oo ffz
betriebenen Vibrationsinotoren müssen mechanisch so abgestimmt sein, daß ihre 1?.igenfrequenz
in der Nähe der 1, requenz der Strompulsationen, finit denen sie betrieben werden,
liegt, oder sie erzeugen keine ausreichende Vibrationsenergie. Im allgemeinen ist
es schwierig, die Abstimmung des mechanischen Svsterns bei diesen Netzfrequenzen
vorzunehmen.
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I: s wurden bereits verschiedene Verfahren zum Herabsetzen der linpulsfrequenz
der Schwingung auf niedere Frequenzen vorgeschlagen die ein stabiles, mechanisch
abgeglichenes System . er-
möglichen.
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Die Vibrationsmotoren dieser Art sind gewöhnlich mit einem elektromagnetischen
Feldglied versehen, das aus einer Spule bestellt, die auf einem Kern montiert ist
und einen ausreichenden Abstand von einem Anker aufweist, der federnd angebracht
ist, uni infolge der elektromagnetischen I'ulsationeii vibrieren zu können. Wenn
die Spule des Feldgliedes von einem Wechselstrom durchflossen wird, wird das Ankerglied
bei jedem Stromimpuls angezogen und durch das federnde Element abgestoßen, so daß
es bei einer Frequenz schwingt, die gleich der Frequenz der Strompulsationen ist.
Wenn ein
Einweggleichrichter irgendeiner gewünschten Bauart in Reihe
mit der Feldwicklung geschaltet und von einem 6o-Hz-Strom durchflossen wird, schwingt
der Anker 36oomal je Minute. Solche Vibrationen sind weit verbreitet undwerden vielseitigverwendet.
Der Vibrationsmotor nach der Erfindung liefert 36oo Schwingungen je Minute, wenn
er mit 6o-Hz-Strom betrieben wird, erfordert aber keine zusätzlichen Hilfsvorrichtungen,
wie beispielsweise einen Einweggleichrichter oder andere Vorrichtungen, die zum
Erreichen niedriger Frequenzen die Impulszahl heruntersetzen.
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Die Erfindung ist hauptsächlich auf einen Vibrationsmotor gerichtet,
der die Anzahl von Schwingungen liefert, die der Frequenz des zum Betrieb verwendeten
elektrischen Stroms entspricht, ohne daß eine zusätzliche Vorrichtung zum Herabsetzen
der Stromimpulszahl Verwendung findet.
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Weiter ist Gegenstand der Erfindung, einen Vibrationsmotor vorzusehen,
der zur Erzeugung mechanischer Schwingungen hoher Amplituden und niedriger Frequenzen
geeignet ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein elektromagnetischer Vibrationsmotor,
der hei Wechselstrom betrieben wird und ein Feld- und Ankerglied aufweist, wobei
eines dieser Glieder ein Wechselmagnetfeld und das andere ein Magnetfeld von nur
einer Richtung erzeugt, so daß sie einander während jeder Periode des Versorgungswechselstroms
anziehen und abstoßen.
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Die Erfindung ist ferner auf einen Vibrationsmotor gerichtet, der
einen massiven Permanentmagnetischen Anker aufweist, der so angeordnet ist, daß
ausreichend starke Schwingungen ohne Berührung der einander gegenüberstehenden Pole
erzeugt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein elektromagnetischerVibrationsmotor,
dereinenpermanentmagnetischenAnker aufweist, der an den in Schwingungen zu versetzenden
Gegenstand montiert werden kann.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung und den Ansprüchen. Ein Ausführungsbeispiel, das die Grundlagen der
Erfindung erläutert, ist in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine
Seitenansicht des Vibrationsmotors nach der Erfindung, Fig. 2 eine Draufsicht auf
die Vorrichtung nach Fig. i, Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig.
1, Fig. 4 eine Rückansicht des in Fig. i gezeigten Motors.
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Nach den Zeichnungen weist der Vibrationsmotor das Feldglied 1o auf,
das auf dem Grundgestell i i befestigt ist. Das Grundgestell i i nimmt federnd den
Anker 12 auf, um eine magnetische Kopplung zwischen Feld- und Ankerglied zu schaffen.
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Das Grundgestell i 1 kann aus einer Metallplatte 13 bestehen, deren
Endteile 14 durch einen Teil 15 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise nichtmagnetischem
Stahl, getrennt sind. Die Endteile 14 können mit dem Teil 15 durch Schweißung, wie
es bei 16 angedeutet ist, verbunden sein. Kastenglieder 17 sind mit der Grundplatte
13 verschweißt oder anderweitig verbunden. Die inneren Enden der Kastenglieder 17
überbrücken vorzugsweise die verschweißten Verbindungen 16, wie aus Fig. i hervorgeht.
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Die Enden des Kerngliedes 18 des geraden Motorfeldes sind auf den
benachbarten Enden des Kastengliedes 17 montiert, um das heldspulenglied 2o dazwischen
aufzunehmen. Die Spule ist auf den Kern 18 aufgewickelt oder anderweitig darauf
befestigt und damit verbunden. Das Kernglied 18 kann aus einem Magneteisenstab oder
aus einer Reihe von miteinander verbundenen Weicheisenlamellen bestehen. Die Enden
des Kerngliedes 18 sind mit Queröffnungen zur Aufnahme von Dornen 225 versehen,
die zur Anbringung des Kerngliedes zwischen den Winkelarmen 26 Verwendung finden.
Die Winkelarme 26 sind auf den Oberteilen der Kastenglieder 17 mittels Schrauben
27 befestigt. Die Kastenglieder sind dabei so hoch, daß sie die Spule 2o auf ihrem
Kern 18 in genügender Entfernung von der Grundplatte 13 halten können.
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Das Ankerglied 12 ist ein im wesentlichen U-förmiger Permanentmagnet
28, der aus magnetischem Material, beispielsweise Alnico oder Magnico, besteht.
Dieser Permanentmagnet kann gegossen oder in anderer Weise hergestellt sein und
weist in den Fußteilen senkrechte öffnungen zur Aufnahme von Klemmschrauben 32 auf.
Der Magnet 28 wird von einem Gabelträger 23 aufgenommen, der aus Seitenwandungen
34 und 35 besteht, die an der Unterseite mit Brückengliedern 36 und 37 verbunden
sind. Diese Brückenglieder liegen in einer Linie mit den Polflächen 23 bzw. 24 des
Permanentmagnets.
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Nur die Polglieder 36 und 37 des Rahmens 33 bestehen aus magnetischem
Material, und ihre oberen Flächen sind plangedreht und mit zentral angeordneten
Bohrungen 38 zur Aufnahme der stabförmigen Klemmschrauben 32 versehen. Die oberen
Flächen der Polglieder 36 und 37 sind zusammen mit den Polen des Permanentmagnets
durch die Stabschrauben 32 verbunden, die durch die Bohrungen 30 verlaufen.
Auf diese Stabschrauben @2 sind Muttern 40 zum dichten Anklemmen des Permanentmagnets
im Rahmen 33 aufgeschraubt.
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Die Seitenwände 34 und 35 des Rahmens 33 erstrecken sich über die
Fußteile des Permanentmagnets hinaus und werden durch Querplatten 41 verbunden,
die Armglieder für die Lagerung des Ankergliedes 12 bilden. Jede der Platten 41
ist mit einer Mittelöffnung zur Aufnahme des Bolzens der Schrauben 42 versehen,
deren Köpfe so angeordnet sind, daß sie unter den nach innen geneigten Flanschen
der nach oben offenen gekehlten Glieder 43 derfederndenAuflagefederglieder44 gleitenkönnen.
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Diese federnden Auflagefederglieder sind so geformt, daß nach auswärts
und hinten gerichtete Fußteile 45 und 46 und ein dazwischenliegender herabhängender
Stoßdämpfer 47 entstehen. Die l,'ußteile weisen vorzugsweise über ihre ganze Ausdehnurig
gleichmäßigen
Querschnitt auf, wogegen der Querschnitt des herabhängenden Stoßdämpfers vorzugsweise
gegen sein unteres oder freies Ende kleiner wird. Dieses untere Ende liegt, durch
einen Zwischenraum getrennt, gegenüber dem unteren Armglied 48. Der Stoßdämpfer
ist vorzugsweise unten abgestumpft, um eine geeignete Dämpfung des Ankers, an dem
er befestigt ist, vorzusehen. Der Stoßdämpfer kann jedoch auch in anderen Formen
ausgeführt sein.
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Die unteren I?tiden der Fußteile 45 und 46 des federnden Auflagegliedes
44 sind auf die gegenüberliegenden senkrechten Oberflächen 5o und 51 und auf die
Oberfläche des :Mittelteils 52 des Armgliedes 48 aufvulkanisiert, so daß ein aus
einem Stück bestehender oder gleichmäßiger Armträger entsteht.. 1)ie senkrechten
Wandoberflächen 5o und 51 des Armes 48 sind vorzugsweise kürzer als die Enden
der Bußteile 45 und 46, so daß letztere eine größere 1, reilieit für Biegung und
Deformation erhalten, wenn sie einer zusammendrückenden Kraft ausgesetzt werden.
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Die oberen Enden der senkrechten Wandteile 5o und 51 des Armes 48
sind mit nach auswärts gerichteten Flanschen 53 versehen, die Öffnungen zur Aufnahme
der Klemmschrauben 55 aufweisen. Diese Klemmschrauben werden verschraubbar von den
dazu in einer Linie liegenden, mit Gewinde versehenen Öffnungen am Oberteil der
Kastenglieder 17 aufgenommen. In den Abstandsblöcken 56 sind Oftnungen für den Durchtritt
der Schrauben 55 vorhanden. Diese Blöcke befinden sich unter den nach außen vorstehenden
Flanschen 53 und bilden senkrechte und seitliche Auflager für das federnde Auflageglied
44.
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Es ist zu bemerken, daß dort, wo die Gummioberflächen unterbrochen
und auf die Metallteile des nach oben offenen Profilgliedes 43 und des Armgliedes
48 aufvulkanisiert sind, ein Gummiblättchen zur Abdichtung und zum Schutz der vulkanisierten
Verbindungen angebracht ist.
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I)ie Gummiauflagefederglieder 44 sind so gestaltet, daß sie biegsam
sind, um verschiedene Federcharakteristiken zu erhalten, ohne daß sie ihre allgemeine
Gestalt ändern. Der herunterhängende Stoßdämpfer 47 kann in verschiedenen Querschnittgrößen
ausgeführt werden, um verschiedene Anschlagcharakteristiken vorzusehen wenn er gegen
den Mittelteil 52 des Armes 48 stößt, sobald der Anker vom Feldglied angezogen wird
und das elastische Vederauflageglied 44 sich dabei biegt. Somit bestimmen die Größe
des Spaltes 6o zwischen (lern Stoßdämpfer 47 und dem Arm 48 zusammen mit der Biegung
der Fußteile 45 und 46 und der Elastizit.-it des Stoßdämpfers 47 die Grenze der
Schwingungsamplitude des Ankers. In keinem Fall kann jedoch der Anker eine so große
Amplitude erreichen, daß er an den Enden des Kerngliedes 18 anschlägt.
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Der elastische Träger 44 bildet somit ein gleichförmiges Federglied
in Form einer Brücke mit einem mittleren elastischen Stumpfglied und kann sot geeignet
abgeglichen werden, daß die wünschenswertesten Schwingungscharakteristiken des freien
oder unbelasteten Ankers auftreten. Die Federauflagen 44 sind so abgeglichen daß
sie eine I?igenfrequenz aufweisen, die in der Nähe der Frequenz des Netzwechselstroms
liegt.
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Zwischen der Unterseite der Platten 41 und dem Oberteil der elastischen
Federglieder 44 sind Unterlageblättchen 61 angebracht, um den Luftspalt zwischen
dem Anker 12 und dem Kern des Feldgliedes io geeignet einstellen zu können.
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Das große U-förmige permanentmagnetische Ankerglied stellt eine schwere
Masse dar, die, wenn sie bei der Frequenz des Netzwechselstroms in Schwingungen
versetzt wird, ihre Trägheitskraft über die elastischen Auflageglieder 44 auf die
Grundplatte 13 überträgt. Wenn die Polarität des Kerns 18 entgegengesetzt zur Polarität
des permanentmagnetischen Ankergliedes 12 ist, wird letzteres vom Kern 18 angezogen.
In der nächsten Halbperiode des Netzwechselstroms ist die Polarität des Ankers 18
die gleiche wie die des permanenten Magnets, so daß das Ankerglied 12 abgestoßen
wird. Dadurch entsteht in Verbindung mit der Reaktion der elastischen Auflageglieder
eine resultierende Kraft entgegengesetzter Richtung auf den Anker.
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Die elektrischen Kräfte werden somit in beiden Richtungen zur Abwendung
gebracht, wodurch zusammen mit dem massiven Anker eine sehr wirkungsvolle Vibrationsbewegung
erzeugt wird, deren Frequenz gleich der Frequenz des Netzwechselstroms ist.