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Doppelt wirkender elektromagnetischer Vibrationsmotor
Die Erfindung
bezieht sich auf einen elektromagnetischen Vibrationsmotor zum Antrieb von Vibrationssieben,
Förderern und anderen Vibrationsapparaten. Der Motor ist im wesentlichen durch zwei
oder mehrere einander gegenübergestellte Elektromagneten gekennzeichnet, die mittels
federnder Elemente mit einem Anker verbunden sind, der durch die Magneten wechselweise
betätigt wird, so daß im System harmonische Vibrationen erzeugt werden.
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Die Ausfiihrung der Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung
an einigen Beispielen erläutert. In Fig. 1 ist die grundsätzliche Anordnung vorbekannter
Magnetvibratoren mit gegenseitig federnd verbundenem Magneten und Anker gezeigt;
Fig. 2 zeigt in ähnlicher Weise die grundsätzliche Anordnung eines Vibrationsmotors
gemäß der Erfindung; Fig. 3 und 4 sind eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt,
bzw. eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors; Fig.
5 ist ein Schaltungsschema eines Vibrationsmotors gemäß der Erfindung.
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Bei der in Fig. I gezeigten vorbekannten Anordnung sind zwei schwingende
Systeme I, 2 mittels Federn 3 miteinander verbunden. Das aus zwei schwingenden Massen
zusammengesetzte System, von denen System 1 mit dem Elektromagneten 4 und System
2 mit dem Anker des Magneten fest verbunden sind, hat eine - gewisse Eigenschwingungszahl,
die durch die Größe der Massen sowie die Federkonstanten bestimmt wird.
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Zwecks Erreichen der größtmöglichen Vibrationsleistung, also der
größten Amplitude, soll die Eigenschwingungszahl des Systems mit der Frequenz der
Impulskraft, die die Schwingung erzeugt, übereinstimmen. Es handelt sich somit hier
um
die Frequenz der durch den Strom in dem mit dem System 1 fest verbundenen Magneten
4 erzeugten magnetischen Kräfte, die den mit dem System 2 fest verbundenen Anker
betätigen.
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Zwecks Erzielung des größtmöglichen Wirkungsgrades des Systems soll
die Stärke des Magnetfeldes mit der Bewegung des schwingenden Systems möglichst
in der gleichen Weise variieren.
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Diese Bewegung ist praktisch eine einfache Sinuswelle.
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Wenn der Elektromagnet 4, der bei den vorbekannten Systemen aus ein
oder mehreren an der gleichen Seite des Ankers angebrachten, parallel arbeitenden
Magneten besteht, durch Wechselstrom gespeist wird, erhält man eine durch Hysterese
mehr oder weniger deformierte, in ihrer allgemeinen Form sinusartige Variation des
Magnetfeldes, die sich somit an die Form, die die Schwingungskurve des mechanischen
Systems besitzt, mehr oder weniger anschließt. Da der Anker jedesmal unmagnetisiert
wird, wenn der Erregerstrom des Magneten sein Vorzeichen ändert, wird indessen die
magnetische Feldstärke nicht eine mehr oder weniger sinusförmige Welle um eine mit
der mechanischen Schwingung zusammenfallende Gleichgewichtslage beschreiben, sondern
die Feldstärke erhält einen Verlauf, der im wesentlichen als eine Reihe unmittelbar
aufeinander folgender Halbwellen charakterisiert werden kann.
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Wegen der mehr oder weniger ausgeprägten Diskontinuität einer derartigen
Kurve wird der Anschluß an die mechanische Schwingungskurve immer unvollständig
und somit der Wirkungsgrad schlecht.
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Durch Abschneiden jeder zweiten dieser Halbwellen, z. B. durch Speisen
des Elektromagneten mit pulsierendem Gleichstrom, der durch Halbwellengleichrichtung
eines gewöhnlichen Wechselstroms erzeugt wird, kann man zwar eine bessere Harmonie
zwischen Magnetfeldstärke und mechanischer Schwingung erhalten, gleichzeitig wird
aber die Anzahl derjenigen Impulse auf die Hälfte herabgesetzt, denen das schwingende
System ausgesetzt wird, und zwar dadurch, daß die Stärke des Magnetfeldes während
jeder zweiten Halbperiode die ganze Zeit gleich Null ist.
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Dadurch, daß erfindungsgemäß zwei oder mehrere Magneten paarweise
entgegengesetzt und an je einen Gleichrichter derart gekuppelt angeordnet werden,
daß während der ersten Halbperiode der eine Magnet dem System eine Impulskraft in
der einen Richtung und während der anderen Halbperiode der andere Magnet eine Impulskraft
in der entgegengesetzten Richtung liefert, werden die obenerwähnten Nachteile, die
mit der Verwendung eines einseitigen Magnetsystems verbunden sind, beseitigt; gleichgültig,
ob dieses System durch Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom gespeist wird.
Die Wirkung wird hierbei im wesentlichen die gleiche sein, als wären zwei mit pulsierendem
Gleichstrom gespeiste Magnetsysteme derart in Phasenübereinstimmung gebracht, daß
die positiven Halbwellen des einen Systems die negativen des anderen Systems ergänzen,
so daß ein zusammenhängendes, sinusförmig variierendes magnetisches Kraftfeld gebildet
wird, was, wie oben dargetan, mit einem einzigen, durch Wechselstrom gespeisten
Magneten nicht erreicht werden kann. Hierdurch werden gegenüber dem durch Wechselstrom
gespeisten einseitigen System nicht nur die obenerwähnten Vorteile, sondern auch
der zusätzliche Vorteil erzielt, daß eine harmonische Impulswirkung auf die Schwingungskurve
bei jeder Halbwelle derselben statt bei jeder zweiten eintritt. Die grundsätzliche
Anordnung des erfindungsgemäßen Vihrationsmotors geht aus Fig. 2 hervor.
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Eine geeignete Ausführungsform der Erfindung ist die in Fig. 3 und
4 gezeigte. Der ganze Vibrationsmotor ist in diesem Fall dazu bestimmt, mittels
Bolzen durch in der Ankerbrücke 2 vorgesehene Bolzenlöcher in einer Bügelvorrichtung
des zu vibrierenden Apparats befestigt zu werden.
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An dieser Brücke sind die Anker der vier Elektromagneten 4 befestigt.
Letztere sind an den Magnetplatten 5 befestigt, deren Zahl zwei ist und die mittels
der Bolzen 6 einander gegenüber montiert sind. Die Seitenstücke 7 haben in erster
Linie den Zweck, die Magneten zu schützen und eine erforderliche Masse zu gewähren,
was auch der Zweck der Zusatzgewichte 8 und der Magnetdeckel g ist.
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Das Federsystem, das die beiden schwingenden Systeme verbindet, besteht
aus den Spiralfedern 3.
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Diese Federn sind mittels der Stellmuttern 10 einstellbar.
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Die eine der beiden vorerwähnten schwingenden Massen des Systems
wird somit in diesem Fall aus der Ankerbrücke 2 nebst darauf montiertem Anker bestehen,
wozu die Masse desjenigen Apparats hinzukommt, auf dem der Vibrationsmotor montiert
ist. Die andere Masse besteht aus demjenigen Teil des Systems, der mit dem anderen
Ende der Federn verbunden ist, d. h. aus den vier Elektromagneten nebst Magnetplatten
5, Zusatzgewichten S, Magnetdeckeln 9, Seitenstücken 7 sowie Bolzen 6 mit Muttern.
Diese Masse soll im Verhältnis zur anderen Masse möglichst groß sein, weil man dadurch
größere Amplituden und somit größere Vibrationsleistung der letzteren Masse erhält,
in der der zu vibrierende Apparat enthalten ist.
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Normalerweise ist der Apparat durch zwei Gleichrichterventile anzutreiben,
die parallel geschaltet und derart gekoppelt sind, daß der positive Strom in der
einen Zweigleitung und der negative Strom in der anderen fließt. Trockengleichrichter,
Glühkathodengleichrichter oder Quecksilbergleichrichter können verwendet werden;
die Vorrichtung kann aber auch durch einen besonderen Einphasengenerator mit einem
so konstruierten Kommutator angetrieben werden, daß die beiden Halbwellen je einem
Magneten zugeführt werden können.
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Die Schaltung des Apparats geht aus dem Schaltungsschema der Fig.
5 hervor, in dem die Gleichrichter mit L bezeichnet sind. In diesem Fall kann der
Apparat auf 110 V oder 220 V
umschaltbar gemacht werden, was durch
Parallelschalten bzw. Reihenschalten der beiden Magnet paare erfolgt. Bei der in
der Figur gezeigten Anordnung sind sie für 220 V in Reihe geschaltet.
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Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellte
Ausführungsform beschränkt, sondern seine konstruktive Durchführung kann in mannigfachster
Weise verwirklicht werden. So können die Anker in Form beweglicher Kerne in als
Elektromagneten wirkenden Spulen enthalten sein. Gleichfalls kann das die Elektromagneten
umfassende System mit dem zu vibrierenden Apparat fest verbunden sein, während das
Ankersystem frei schwingend ausgebildet ist. Hierbei sollen die Zusatzgewichte mit
dem Anker statt mit den Magneten zwecks Erreichung desjenigen Verhältnisses zwischen
der frei schwingenden Masse und der mit dem angetriebenen Apparat verbundenen Masse
vereinigt sein, das eine große Amplitude und somit eine hohe Vibrationsleistung
ergibt.