DE884120C

DE884120C - Abgestimmter elektromagnetischer Schwingmotor mit progressiver Federung

Info

Publication number: DE884120C
Application number: DEL7205A
Authority: DE
Inventors: Heinz Goetze
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-12-15
Filing date: 1950-12-15
Publication date: 1953-07-23

Description

Abgestimmter elektromagnetischer Schwinginotor mit progressiver Federung Elektromagnetische Schwingmotoren, die vorzugsweise als federgekoppeltes Zweimassensystem ausgeführt und aus wirtschaftlichen Erwägungen mit einer Antriebsfrequenz in der Nähe der Eigenfrequenz betrieben werden, sind infolge ihrer Abstimmung bezüglich der Schwingbreite verhältnismäßig empfindlich gegen Netzspannungs- und Frequenzschwankungen. In Fig. I der Zeichnung ist das mechanische Ersatzschema eines üblichen Zweimassenschwingers dargestellt. Das Zweimasseaschwingsystem besteht aus der Freimasse Mt mit dem Magneten M und dem Schwingmotoranteil ul,IaV mit dem Anker A, an den dlie NutzmasseM, starr angekoppelt ist. Beide Massen sind über die Energiespeicher, d. h. die Federn C federgekoppelt.
Die von dem Magnetsystem bei Anschluß an technischen Wechselstrom ausgehenden elektromagnetischen Erregerwechselkräfte bringen das Zweimassenschwingsystem in erzwungene Schwingungen, die sich entsprechend den Massenanteilen in die Schwingbreite 5a und sf aufteilen, wobei 5a die Arbeitsschwingbreite, q die freie Schwingbreite bedeutet. Wegen der fast ausschließlich induktiven Belastung stellt das Schwingsystem einen Blindstromverbraucher dar, weshalb man einerseits aus wirtschaftlichen Gründen, anderereits mit Rücksicht auf die Stabilität des Systems sowie hinsichtlich der Schwingbreitenänderung den Arbeitsbereich des elektromagnetischen Schwingmotors mit seinem Nutzgewicht, mit seiner kritischen Eigenfrequenz so nahe an der Arbeitsfrequenz f wählt, daß es den gestellten Anforderungen genügt. Dabei bedeutet Mr = Ma . M1 Ma + Mf die resultierende Masse des Systems.
In Fig. 2 der Zeichnung sind einige Resonanzkurven dargestellt, die sich bei linearer Rückstellkraftkennlinie und unterschiedlicher Eigendämpfung des Energiespeichers sowie bei konstanter Erregerkraft ergeben. Wie aus den dargestellten Kurven ersichtlich ist, machen zwar potentielle Energiespeicher mit linearer Rückstellkraftkennlinie und großer Eigendämp£ung das Schwingsystem unempfindlich gegen Netzspannungs- und Frequenzschwankungen, doch ist der entsprechende Energieverlust so groß,, daß' deren Anwendung aus wirtschaftlichen Gründen unrentabel erscheint.
Erfindungsgemäßi wird ein Zweimassenschwingsystem dadurch unempfindlich in der Schwingbreitenänderung gegenüber äußeren Einflüssen, daß zusätzlich zu dem potentiellen Energiespeicher mit linearer Rückstellkraftkennlinie ein oder mehrere Energiespeicher mit nichtlinearer Kennlinie in die Abstimmung des Schwingsystems einbezogen sind.
Damit wird der Gesamtfederwert des Schwingmotors infolge Überlagerung der R;ückstellkraftkennlinie ausschlagsabhängig.
In Fig. 3 der Zeichnung ist das mechanische Ersatzschema eines abgestimmten elektromagnetischen Schwingmotors mit progressiver Federung dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber das Magnetsystem nicht gezeichnet ist. Wie bei den bekannten Anordnungen sind die schwingenden Massen miteinander gekoppelt durch Federn C mit kleiner Eigendämpfung und mit linearer Kennlinie. Zusätzlich zu diesem Energiespeicher ist ein weiterer Energiespeicher Cz vorgesehen, der mit seinen Federkräften im Schwingmotor derart angeordnet ist, daß er parallel zu dem eigentlichen Energiespeicher C federgekoppelt ist. Mit Rücksicht auf einen ruhigen, prellschwingungsfreien Betrieb und verschleißloses Arbeiten sind die zusätzlich vorgesehenen Energiespeicher aus elastischem Werkstoff in jedem Falle kraftschlüssig, jedoch mit veränderlicher bzw. verstellbarer Federvorspannung angeordnet. Die Nichtlinearität der Kennlinie wird bei der Anordnung nach der Erfindung beispielsweise dadurch erreicht, daß entsprechend der Fig. 4 der verformbare Werkstoff der Zusatzfeder Cz an der Berührungsseite mit der Arbeitsmasse profil artig oder ballig ausgebildet ist.
Wie schon erwähnt, ist die Anordnung in jedem Fall so zu treffen, daß^ die kraftschlüssige Verbindung stets erhalten bleibt. Die Berührungsfläche wird nun mit zunehmender Durchbiegung bzw. Verformung größler und erhöht damit den Gesamtfederwert des Systems. Die einstellbare Federvorspannung der Feder Cz ermöglicht es, Fabrikationstoleranzen der Energiespeicher C auszugleichen und die Charakteristik der progressiven Federung je nach dem erforderlichen Verwendungszweck im voraus zu bestimmen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist aus Fig. 5 ersichtlich. Der zusätzliche Energiespeicher Cz besteht hierbei beispielsweise aus einem trapezförmigen Schwinggummielement, das mit seitlichen Begrenzungsanschlägen B versehen ist und an seinen Enden fest vulkanisiert Metallbeläge D trägt, die einerseits an der Freimasse Mf befestigt sind, andererseits die kraftschlüssige Verbindung zur Arbeitsmasse bewirken. Mit zunehmendem Schwingungsausschlag wird das an der Schwingung beteiligte Gummivolumen immer kleiner und damit die Federhärte größer. Die Formgebung des verformbaren Energiespeichers Cz wird ganz allgemein so gewählt, daß mit zunehmendem Schwingungsausschlag die Federhärte des Energiespeichers Cz größer wird.
In Fig. 6 der Zeichnung sind einige Resonanzkurven dargestellt, die sich mit der erfindungsgemäßen Anordnung des zusätzlichen Energiespeichers durch entsprechende Überlagerung erzielen lassen. Ein beispielsweiser Betriebspunkt ist durch P bezeichnet. Es ist dabei Sorge zu tragen, daß beim Einschalten des Schwingmotors die Erregerkraft so groß ist, daß sofort der Betriebspunkt P auf dem oberen stabilen Ast der Resonanzkurve erreicht wird, da sich anderenfalls der zur gleichen Erregerfrequenz gehörige Punkt P' einstellen würde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Abgestimmter elektromagnetischer Schwingmotor, dadurch gekennzeichnet, daß; zusätzlich zu dem potentiellen Energiespeicher mit linearer Rückstellkraftkennlinie ein oder mehrere Energiespeicher mit nichtlinearer Kennlinie in die Gesamtabstimmung des Schwingsystems einbezogen sind.
2. Schwingmotor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Federhärte des oder der zusätzlichen Energiespeicher veränderlich ist.

-3. Schwingmotor nach Anspruch I und 2, gekennzeichnet durch eine derartige Formgebung des zusätzlichen Energiespeichers, daß mit zunehmender Schwingbreite seine Federhärte größer wird.