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Elektrisches Gerät oder Maschine (Motor oder Generator), deren Rotor
außer der Drehbewegung auch eine axiale Bewegung ausführt Es sind elektrische Maschinen
vorgeschlagen worden, die im wesentlichen wie ein Elektromotor aufgebaut sind und
deren Anker gleichzeitig eine drehende und eine axial hin und her gehende Bewegung
ausführen. Von den bekannten Antrieben dieser Art unterscheidet sich die Anordnung
nach der Erfindung dadurch, daß sie sich einer besonderen Formgebung für das Eisen
des magnetischen Gehäuse- und Läuferfeldes bedient, welches im Gegensatz zu der
sonst bei elektrischen Motoren üblichen zylindrischen Gestalt dieser Teile hier
die Form einer ein- oder mehrgängigen Schraube oder Spindel besitzt. Das Grundsätzliche
ergibt sich aus Fig. I, in welcher der Übersichtlichkeit halber die Wicklung fortgelassen
ist.
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Der Läufer L dreht sich in dem feststehenden Gehäuse G und kann sich
gleichzeitig axial verschieben. Das Gehäuse G oder der Läufer L oder beide Teile
gleichzeitig werden in beliebiger Weise magnetisch erregt, so daß eine Anziehungskraft
zwischen ihren Schraubenwindungen auftritt, auf Grund deren diese in ihrer in der
Fig. I dargestellten gegenüberliegenden Lage der schraubenförmigen Eisenwindungen
der Felder zu verbleiben suchen. Wird der Läufer nun durch eine beliebige auf ihn
wirkende Kraft, beispielsweise einen mit seiner Welle in geeigneter Weise gekuppelten
normalen Elektromotor, in Drehung versetzt, so wird er sich zwangläufig in dem vorbeschriebenen
»magnetischen Gewinde«, welches er zusammen mit dem magnetisierten Gehäuse darstellt,
axial bewegen.
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Die Drehbewegung kann nun auch einfach dadurch bewirkt werden, daß
das Gehäuse und der zugehörige Läufer selbst als Elektromotor ausgebildet werden.
Dann wird die rotierende Bewegung des Läufers in der bekannten Weise, beispielsweise
durch Benutzung eines umlaufenden oder pulsierenden Feldes wie bei Drehstrom- bzw.
Einphaseninduktionsmotoren
üblich, oder durch Einbau eines Kollektors wie bei Gleichstrommotoren erreicht,
während die axiale Bewegung durch den magnetischen Zug, welcher zwischen den schraubenförmigen
Windungen von Läufer-und Gehäuseeisen bei der Rotation entsteht, hervorgerufen wird.
Eine solche Maschine unterscheidet sich also von einem normalen Elektromotor im
wesentlichen nur durch die besondere schraubenförmige Ausbildung der Form ihres
Läufer- und Gehäuseeisens in unmittelbarer Nähe des Luftspalts.
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Es sind auch Anordnungen dieser Art ausführbar, bei denen beispielsweise
dem Läufer nur gestattet ist, eine oszillierende Bewegung auszuführen, während das
Gehäuse drehbar angeordnet ist, da es nur auf die relative Bewegung dieser beiden
Teile gegeneinander ankommt.
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Ebenso ist die umgekehrte Bauweise, bei der also der Läufer umläuft
und das Gehäuse axial oszilliert, ausführbar.
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Die bereits erwähnte magnetische Erregung des Gehäuses bzw. des Läufers
kann durch verschiedenartig angeordnete Wicklungen erzeugt werden. Zwei Grenzfälle
sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt.
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In Fig. 4 liegt die erregende Wicklung AW1 oder mehrere von solchen
wie AW2 und AW3 in einer zur Drehachse senkrechten Ebene. Der magnetische Fluß ø
schließt sich um diese, indem er den Rotor im wesentlichen in axialer Richtung durchsetzt.
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In Fig. 5 hingegen liegt die erregende, auf den Umfang des Stators
in der üblichen Weise verteilt aufgebrachte Wicklung in der gleichen Ebene Wie die
Drehachse .selbst. Der magnetische Fluß durchsetzt hierbei den Rotor also senkrecht
zu seiner Drehachse, d. h. in radialer Richtung.
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Für die Erzielung des in Frage stehenden Effektes der gegenseitigen
Haltekraft der Schraubenwindungen des Rotors und Stators in axialer Richtung ist
es hierbei ohne wesentlichen Einfuß, ob die Magnetisierung in der Weise wie unter
Fig. 4 oder wie unter Fig. 5 angedeutet oder in einer aus diesen beiden Grenzfällen
kombinierten Weise erfolgt. Ebenso ist es unerheblich, ob sich die Ebene der erregenden
Amperewindungen in der bei Mehrphasenwechselstrommotoren üblichen Art dreht, wie
es in Fig. 5 durch die Pfeile S angedeutet ist, oder ob sie im Raum stillsteht.
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Die erforderliche Begrenzung bzw. Rückführung der axialen Bewegung
kann auf verschiedene Weise bewirkt werden.
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Im einfachsten Falle wird. sie durch die Betätigung eines Schalters
S (s. Fig. I) hervorgerufen, welcher beispielsweise durch die axiale Bewegung in
den gewünschten Endlagen aus- bzw. wieder eingeschaltet wird, wobei die Rückführung
des axial bewegten Teils - in Fig. I des Läufers L - durch eine beliebige, axial
wirkende Kraft, beispielsweise die gezeichnete Feder F oder auch den auf einem angetriebenen
Pumpenkolben liegenden Gasdruck, stromlos erfolgt, um vom Ausgangspunkt nach eventuell
automatisch erfolgter Wiedereinschaltung das Spiel von neuem zu beginnen.
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Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die mit der axialen Bewegung
wachsende Gegenkraft, beispielsweise die einer Feder F (Fig. I) oder eines Anschlags
A, gegen den der Rotor entweder, wie dargestellt, in axialer Richtung oder auch
in der Umlaufrichtung anläuft, so weit getrieben wird, daß das »magnetische Gewinde«
bricht und so der bewegliche Teil unter Strom in seine Ausgangslage zurückgedrückt
wird, um von dort das Spiel erneut zu beginnen.
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Eine dritte Möglichkeit besteht in einer besonderen Ausbildung des
Läufers oder Gehäuses, derart, daß beispielsweise der erstere (in Fig. 2 dargestellt)
nur auf einem Teil seiner axialen Ausdehnung eine schraubenförmige Gestalt LS, auf
dem anderen Teil hingegen eine zylindrische Form LZ erhält. Sobald der zylindrische
Teil des Läufers nun in das schraubenförmig ausgebildete Gehäusefeld gelangt, hört
die axiale Zugwirkung auf, und damit kommt die axiale Bewegung zum Stillstand, während
die rotierende weiter anhält.
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Schließlich kann die Umkehr der Bewegung in axialer Richtung durch
Ausbildung des Läufer-und Gehäuseeisens in Form zweier jeweils auf jedem der beiden
angeordneter gegenläufiger Schraubenlinien, von denen jeweils immer nur die eine
im magnetischen Eingriff ist, bewirkt werden.
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Bei Anwendung des Prinzips zum Antrieb eines mit dem Läufer direkt
verbundenen Kolbens einer Pumpe kann die Steuerung des Pumpvorganges in der üblichen
Weise unter Benutzung von Ventilen, Schiebern, Schlitzen im Kolben bzw. Zylinder
u. dgl. bekannten Mitteln erfolgen, zu deren Betätigung die drehende oder die axiale
Bewegung des Läufers oder eine Kombination von beiden benutzt werden kann.
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Bei entsprechender Formgebung des Statorkörpers bzw. des Läufers und
der eventuell feststehenden durchbohrten Welle, auf der der Läufer arbeitet, sind
hierbei Bauweisen ausführbar, bei denen der elektrische und der mechanische Teil
einer solchen Pumpe, die unter Umständen auch zwei-Kompressionsstufen aufweisen.
kann, zu einer Einheit verschmolzen werden, d. h. also, daß der Läufer neben seinen
elektromagnetis 'her Eigenschaften, welche ihn zu der umlaufenden und oszillierender
Bewegung veranlassen, gleichzeitig auch die Aufgabe eines Pumpenkolbens relativ
zu einem Zylindererfüllt, wobei er mit den üblichen Kolbenringen auszurüsten ist.
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Der Vorteil einer solchen Anordnung ist in der außerordentlichen Vereinfachung
und Verbilligung zu erblicken, welche eine solche kombinierte Maschine gegenüber
den bislang in solchen Fällen allein benutzten getrennten Einheiten in Form eines
Elektromotors einerseits und einer von ihm angetriebenen, getrennt stehenden Pumpe
andererseits darstellt.
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Bei Anordnungen gemäß der Erfindung wird es in vielen Fällen, beispielsweise
bei Schlagwerkzeugen,
erwünscht sein, eine sogenannte Leerlaufstellung
zu schaffen, in der der Läufer sich nur dreht, aber noch keine oszillierende Bewegung
ausführt. Dieser Forderung auf Schaffung einer »Leerlaufstellung« - oder, was im
technischen Sinne im wesentlichen auf das gleiche hinausläuft, einer »Endstellung«
- kann dadurch leicht entsprochen werden, daß, wie bereits erwähnt, ein Teil des
Stators oder ein Teil des Läufers mit einem normalen zylindrischen, also nicht schraubenförmigen
Eisenkörper üblicher Bauweise ausgestattet wird (vgl. hierzu Fig.2). Befindet sich
beispielsweise der zylindrische Teil des Läufers Lz in dem schraubenförmigen Feld
G, so wird er wohl seine umlaufende Bewegung ausführen, wie es jeder normale Elektromotor
tut, aber sich nicht mit nennenswerter Kraft in axialer Richtung bewegen. Wird er
aber durch irgendeinen axialen Anstoß aus dieser »Leerlaufstellung« etwas herausgebracht
und wenigstens mit einem Teil seines schraubenförmigen Eisenkörpers LS in den schraubenförmig
ausgebildeten Teil des Statorfeldes gedrückt, so tritt in diesem Augenblick die
axiale Kraft in Wirkung, welche die entsprechende axiale Bewegung und beim Vorhandensein
wachsender Gegenkräfte eine axiale Schwingung einleitet.
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Von dieser Möglichkeit, auf bequeme Art und Weise eine Leerlauf- und
eine Arbeitsstellung zu schaffen, kann man bei den Schlagwerkzeugen üblicher Bauweise
zweckmäßig in der Weise Gebrauch machen, daß die vorerwähnte Verschiebung von der
Leerlauf- in die Arbeitsstellung durch das zu betätigende Werkzeug W (s. Fig. 2)
selbst, also beispielsweise den eingesetzten Meißel beim Stemmhammer oder den Stoßbohrer
beim Gesteinsbohrapparat, herbeigeführt wird, indem der beim Aufsetzen dieses Werkzeugs
auf das zu bearbeitende Material durch den vom Bedienenden ausgeübten Druck eine
kleine Verschiebung des Läufers gegenüber dem schraubenförmigen Teil des Gehäuses
bewirkt, die den schraubenförmigen Teil des Läufers zum Eingriff in das schraubenförmige
Gehäuse bringt. Wichtig hierbei ist, daß der Übergang von dem zylindrischen auf
den schraubenförmigen Teil keine nennenswerte Änderung im Magnetisierungsstrom der
Gehäusewicklung verursacht.
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In analoger Weise kann eine durch den Druck des Bedienenden hervorgerufene
kleine Verschiebung des Werkzeugs auch zur Betätigung eines Schalters benutzt und
die Einleitung des oszillierenden Vorgangs einfach dadurch herbeigeführt werden,
daß durch den vorerwähnten Schalter die elektrische Netzspannung von der Wicklung
des zylindrischen auf die :des schraubenförmigen Gehäuseteils umgeschaltet und damit
der Läufer durch die auftretenden magnetischen Kräfte in den letztgenannten hinübergezogen
wird. Bei einer solchen Bauweise muß naturgemäß der zylindrische von dem schraubenförmigen
Gehäuseteil vollständig getrennt sein und insbesondere jeder der beiden eine eigene,
von dem anderen unabhängige Wicklung besitzen. Zur Verstärkung der axialen Schwingung
können die bekannten Mittel in Anwendung gebracht werden, welche auf Abstimmung
der Eigenschwingungszahl des mechanischen Systems auf die erregende Frequenz hinauslaufen.
Die letztere ergibt sich einfach aus der sekundlichen Umdrehungszahl des Läufers
und der Zahl der bis zur Erreichung des Umkehrpunktes zu durchlaufenden Schraubengänge.
Die Eigenschwingungszahl des Läufers ergibt sich im wesentlichen aus dessen Masse
und der Größe der Rückführungskraft, welche sich im einfachsten Falle aus der erregungsbedingten
magnetischen Kraft zuzüglich der Federkraft zusammensetzt. Sie kann durch Änderung
dieser Faktoren willkürlich beeinflußt werden. Es ist auf diese Weise also möglich,
die axiale Eigenschwingungsfrequenz des Läufers so abzugleichen, daß sie dicht unter-
oder oberhalb der erregenden Frequenz liegt oder auch mit dieser vollständig übereinstimmt,
sich also in Resonanz mit ihr befindet.
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Andererseits kann diese Abstimmung naturgemäß auch durch eine Änderung
der Frequenz der erregenden Schwingung, am einfachsten durch Beeinflussung der Drehzahl
des Läufers, durch die für Elektromotoren bekannten Mittel herbeigeführt werden.
Von diesen kommt in der praktischen Anwendung in erster Linie die Polumschaltung
in Frage, wie sie bei ein- oder mehrphasigen Wechselstrommotoren üblich ist. Von
besonderer Bedeutung ist hierbei, daß auf diese Art und Weise die sekundliche Schlagzahl
des betreffenden Arbeitsgerätes im Verhältnis der Drehzahlen geändert werden kann.
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Die Rückführung des Läufers, welche nach dem bisher Gesagten durch
eine beliebige Gegenkraft herbeigeführt wird, kann naturgemäß .auch dadurch bewirkt
werden., daß die Drehrichtung des Läufers in den Endstellungen umgekehrt wird oder
.daß dieser wie auch der Stator mit gegenläufigen magnetischen Schraubengewinden
ausgestattet wird, von denen jeweils immer nur die eine im magnetischen Eingriff
ist.
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Die sekundliche Schlagzahl kann des weiteren durch Veränderung der
Begrenzung des Hubes mittels Verstellung des beliebig verschiebbaren Anschlags A
(s. Fig. i) und damit durch Verlagerung des Umkehrpunktes der axialen Bewegung bewirkt
werden. Diese Möglichkeit ist für Schlagwerkzeuge jeder Art von Bedeutung, da sie
es gestattet, die Intensität ,des Einzelschlages auf Kosten der sekundlichen Schlagzahl
zu steigern bzw. umgekehrt bei gleichzeitiger Erhöhung der sekundlichen Schlagfrequenz
zu vermindern. Dem gleichen Zweck dient die verschiebbare Anordnung des automatischen
Schalters Sch in Fig. z.
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Um die in axialer Richtung wirkenden magnetischen Kräfte gegenüber
den auftretenden elektromotorischen Drehmomenten zu steigern, was vielfach erwünscht
sein wird, kann bei Wechselstrommaschinen durch Überlagerung eines Gleichstromes
eine Vormagnetisierung erreicht werden, die in gleicher Weise auch durch eine besondere
Gleichstromwicklung,
welche unter Umständen in die schraubenförmigen Windungen der magnetischen Systeme
gelegt werden kann, zu erzielen ist. Zum gleichen Zweck kommt, zumindest bei kleinen
Einheiten, für eine solche Vormagnetisierung auch die Verwendung permanenter Magnete
in Frage.
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Im Gegensatz zum oben Gesagten kann es gelegentlich erwünscht sein,
nur die axiale Kraft aufrechtzuerhalten, die umlaufende Bewegung aber aufhören zu
lassen. Anordnungen solcher Art sind beispielsweise zur Awendung des in Frage stehenden-
Prinzips bei Bremslüftern oder Einschaltorganen für größere Schalter von Bedeutung.
Dieser Effekt kann dadurch erzielt werden, daß die Kurzschlußwicklung des Läufers,
deren ringförmiger Teil wohl am zweckmäßigsten in .die Nuten seines Schraubengewindes
zu legen ist, sich nur auf einen begrenzten Teil seiner axialen Ausdehnung beschränkt,
während der restliche Teil nur aus dem schraubenförmig gestalteten magnetischen
Körper besteht. Sobald der wicklungslose Teil des Läufers in das schraubenförmige
Feld gelangt, hört das Drehmoment und damit die umlaufende Bewegung auf. Die axialen
magnetischen Kräfte bleiben aber in voller Höhle bestehen. Nach einigen Drehschwingungen,
die erforderlichenfalls durch Anordnung einer Dämpfung in bekannter Weise vermieden
werden können, kommt der Läufer dann in einer Stellung zum Stillstand, bei der das
Drehmoment, welches von einem kleinen Teil des im Statorfeld noch verbliebenen,
mit Kurzschlußwicklung versehenen Läuferteils ausgeübt wird, gerade ausreicht, um
der auftretenden Drehungsgegenkraft die Waage zu halten.
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Es ist für die Ein- und Ausschaltvorgänge bei großen Schaltern von
Bedeutung, daß bei Anordnungen solcher Art der Einschaltvorgang infolge der erst
langsam in Schwung kommenden Umlaufbewegung des Läufers, die zu der axialen Bewegung
Anlaß gibt, langsam erfolgt, während der Ausschaltvorgang, der in diesem Fall einfach
durch Abschalten des Speisestroms herbeigeführt werden kann, ohne Verzögerung vor
sich geht, da hiermit eine Rotationsbewegung nicht verbunden ist.
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Zur Begrenzung des die Wicklung durchfließenden Stroms, der beim Brechen
des Gewindes ohne besondere Schutzmaßnahmen zu groß werden könnte, werden die bekannten
Mittel benutzt, d. h. entweder ohmscher, induktiver oder kapazitiver Widerstand
oder eine Kombination von diesen in die Zuleitung eingeschaltet, wobei außerdem
der Kapazität in Parallelschaltung zur Wicklung ges Gerätes noch die zusätzliche
Aufgabe der Verbesserung des Leistungsfaktors zufällt.
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Ihre gleichzeitige Anwendung in Form eines Schwingungskreises gestattet
es, die Größe des Stroms in besonderer Weise zu beeinflussen. Die Selbstinduktion
dieses Kreises, welche im wesentlichen aus der Streureaktanz des Induktionsmotors
gebildet wird, ist in ihrer Größe von der Stellung der Gewindegänge des Läufereisens
gegenüber denen des Statoreisens bzw. von deren relativer Verschiebung abhängig
(s. Fig. 3). Stehen diese sich nämlich genau gegenüber, wie es der Fall ist wenn
keine axial wirkenden mechanischen Kräfte vorhanden sind (s. Fig. 3 a), so hat die
Selbstinduktion infolge des guten Eisenschlusses der magnetischen Feldlinien ein
Maximum. Verschiebt sich das Läufergewinde unter Einwirkung einer axialen Kraft
gegenüber dem Statorgewinde (s. Fig. 3 b), so wird die Selbstinduktion infolge der
hierdurch verursachten Verschlechterung der magnetischen Verkettung zwischen Stator
und Läufer kleiner, und »bricht« schließlich das Gewinde infolge Übersteigerung
der axialen Kraft (s. Fig. 3 c), so erreicht die Selbstinduktion ein Minimum, da
ja dann jeder Gewindegang des Läufers auf die entsprechende Lücke zwischen den Gewindegängen
des Stators zu stehen kommt und dadurch die Luftspalte sehr groß werden. Es isst
durch geeignete Bemessung der Größen für die Selbstinduktion und insbesondere für
die Kapazität möglich, die Verhältnisse so zu gestalten, daß im Falle gemäß Fig.
3 a der vorerwähnte Schwingungskreis eine niedrigere Eigenfrequenz als die des speisenden
Netzstroms besitzt und damit die aufgenommene Stromstärke gering ist, im zweiten
Falle gemäß Fig. 3 b hingegen durch die obenerwähnte Verminderung der Selbstinduktion
der Resonanzfall erreicht wird und der Strom und die axiale magnetische Kraft damit
ein Maximum wird und schließlich im dritten Falle gemäß Fig. 3 c bei weiterem Absinken
der Größe der Selbstinduktion der Schwingungskreis durch weitere Steigerung seiner
Eigenfrequenz wieder außer Resonanz gerät und die Stromaufnahme wieder absinkt.
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Über den Rahmen des vorstehenden hinaus ist die Verwendung von Kondensatoren,
Widerständen und Selbstinduktionen bei Anordnungen der erfindungsgemäßen Art bei
der Speisung mit einphasigem Wechselstrom noch in der bekannten Weise zur Erzeugung
eines künstlichen Drehfeldes von Wichtigkeit. Diese Mittel gewinnen hier eine gesteigerte
Bedeutung durch die Tatsache, daß allein durch ihre Anwendung das zeitlich in seiner
Größe pulsierende und hierbei auch durch Null gehende einphasige Wechselhauptfeld
an sich die Erreichung des gewünschten Effekts, eine konstante oder wenigstens annähernd
gleichbleibende magnetische Zugwirkung in axialer Richtung zu bewirken, nicht zuläßt.
Erst durch Einbeziehung einer mit phasenverschobenem Strom gespeisten Hilfswicklung
kann der Nulldurchgang des magnetischen Feldes vermieden und damit die Aufrechterhaltung
einer magnetischen Axialkraft in jedem Augenblick der Netzperiode sichergestellt
werden.
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Die vorgenannten Mittel, wie Selbstinduktion, Widerstand und Kapazität,
können ebenso wie ein für die Zwecke einer eventuellen Vormagnetisierung besonders
geeigneter Trockenplattengleichrichter direkt in das betreffende Gerät eingebaut
oder, wenn so nicht angängig, in die Zuleitung
eingefügt oder mit
dem Netzstecker zu einer Einheit vereinigt werden.
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Zu beachten ist, daß das magnetische Gewinde auch bei Erregung mit
Gleichstrom ohne Verwendung eines Kollektors oder mit einphasigem Wechselstrom ohne
Anwendung einer Hilfsphase in rotierende und in Verfolg dessen, ähnlich wie der
Kern eines gewöhnlichen Solenoids, auch in axiale Bewegung gerät, solange der Läufer
oder Kern nur einseitig aus dem Gehäuse herausragt. Dieses Verhalten erklärt sich
aus dem Umstand, daß auf der einen Seite ein magnetischer Zug oder bei gleichnamiger
Erregung ein magnetischer Druck auf die in das Gehäuse eintretende Schraubenwindung
in der Tangente der Umlaufrichtung ausgeübt wird, welcher so lange bestehen bleibt,
bis der schraubenförmige Läufer auf der anderen Seite des Stators heraustritt bzw.
bei gleichnamiger Erregung vollständig nach einer Seite aus dem Gehäuse herausgedrückt
ist. Diese Erscheinung kann zum selbsttätigen Anlauf von kleinen Einphasenmotoren,
beispielsweise Uhrenmotoren, angewendet werden. Es ist nur nötig, dem Läufer eine
axiale Verschiebungsmöglichkeit zu geben und die Pole von Stator und Läufer zumindest
in einem begrenzten Bereich schraubenförmig auszubilden.
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Bei der Anwendung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips auf
irgendwelche anzutreibenden Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Kolbenpumpen, insbesondere
aber auf Schlagwerkzeuge, ist die Frage der Verbindung zwischen dem Läufer und dem
zu betätigenden Werkzeug von Bedeutung. Sie kann im einfachsten Falle absolut starr
sein, so daß das Werkzeug eine rotierende Bewegung mit der gleichen Drehzahl wie
der Läufer und ebenso eine gleichartige und gleich große axial oszillierende Bewegung
wie dieser ausführt.
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Sie kann aber auch unstarr ausgebildet werden, wobei der Läufer die
Funktion eines Hammers übernimmt, welcher den Energieinhalt seiner axialen Bewegung
durch Schlag, der vermittels der Feder F erzeugt werden kann, auf das Werkzeug W
(s. Fig. 2) überträgt, im übrigen aber unabhängig von ihm beweglich ist. Wird hierbei
das Werkzeug selbst durch geeignete Formgebung, wie vierkantigem Querschnitt oder
Anwendung einer Nutführung od. dgl., an einer Drehbewegung gehindert, so führt es
eine rein axial gerichtete Bewegung, wie sie beispielsweise bei Meißelarbeiten erwünscht
ist, aus.
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Wird auf eine solche zwangläufige Geradführung aber verzichtet, so
wird der als Hammer wirkende Läufer bei seinem Auftreffen auf den Kopf des Werkzeuges,
dessen Härte ebenso wie die der schlagenden Läuferfläche entsprechend zu wählen
ist, neben seiner Energie der axialen Bewegung auch noch zumindest einen Teil seiner
Rotationsenergie innerhalb der kurzen beiderseitigen Berührungszeit an das Werkzeug
abgeben und dieses damit auch zu einer gewissen Drehbewegung veranlassen. Ihre Größe
kann durch entsprechende Wahl der Härte des Werkstoffes an dieser Stelle sowie der
Reibungsverhältnisse an den Berührungsflächen beeinflußt werden, wobei erforderlichenfalls
zusätzliche Drehmoment übertragende Maßnahmen, wie konische oder stirnzahnförmige
Ausbildung der Berührungsflächen oder Klemmen durch geeignet angebrachte Federn,
vorgesehen werden können.
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Schließlich besteht noch die Möglichkeit, die angetriebene Arbeitsvorrichtung,
beispielsweise den Kolben einer Pumpe, zwar axial starr, jedoch bezüglich der Rotationsbewegung
frei mit dem Läufer zu kuppeln. Ein solcher Kolben führt dann also die übliche hin
und her gehende Bewegung aus, ohne an einer Drehbewegung teilzunehmen.
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Bei der Ausbildung von Maschinen der vorbeschriebenen Art ist es zur
Erzielung eines möglichst starken magnetischen Flusses zwischen Gehäuse und Läufer,
von dessen Größe das Maß der maximal auftretenden axialen Kraftwirkung in erster
Linie abhängt, von Wichtigkeit, den Luftspalt zwischen Läufer und Gehäuse so klein
wie irgend möglich zu halten. Die Erfüllung dieser Forderung, welche insbesondere
bei Schlagwerkzeugen mit erheblichen mechanischen Beanspruchungen parallel geht,
erfordert besondere Maßnahmen. In vielen Fällen wird es nicht angängig sein, den
Läufer fest mit seiner Welle zu verbinden und diese an der axialen Schwingbewegung
mit teilnehmen zu lassen, sondern die Achse besser stillstehend auszubilden sein,
so daß der Läufer selbst also eine rohrförmige Gestalt annimmt und im extremsten
Fall praktisch nur noch die Wicklung des Läufers eventuell mit einem dünnen zwischen
ihren Windungen liegenden Eisenmantel an den Bewegungen teilnimmt. Hierbei muß die
stillstehende Welle aus geblättertem Eisen aufgebaut werden, da sie von einem Teil
des Läuferflusses durchsetzt wird, während im allgemeinen der Läufer selbst, insbesondere
wenn es sich um Kurzschlußläufer wie bei Induktionsmotoren handelt, aus vollem Material
hergestellt sein kann, was insbesondere im Hinblick auf die starken mechanischen
Beanspruchungen, denen er bei Schlagwerkzeugen ausgesetzt isst, ratsam erscheint.
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Eine andere Möglichkeit zu einer sicheren Führung des Läufers im Gehäuse
besteht darin, daß die zwischen den einzelnen Gewindegängen der Statorschrauben
liegenden, nutenförmigen Aussparungen mit einem unmagnetischen Material, beispielsweise
Lagermetall oder einer für Lagerzwecke geeigneten Preßmasse od. dgl., ausgefüllt
werden, wobei die Bohrung dieser Teile um einige Zehntelmillimeter kleiner als die
der Eisenteile des Statorfeldes gehalten wird. Dieses unmagnetische Material, welches
über die axiale Erstreckung des Stators nach beiden Seiten, beliebig verlängert
werden kann, dient dann dem im übrigen wellenlosen Läufer, dessen Außendurchmesser
mit dieser Innenbohrung praktisch übereinstimmt, direkt als Lager.
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Das Eisen für das Feld des Gehäuses selbst wird in der vom Elektromotorenbau
her bekannten Weise aus einzelnen mit Wicklungsnuten versehenen Blechen zusammengefügt.
Seine :schraubenförmige
Gestalt auf der Seite des Ankerluftspalts
wird erreicht durch ganze oder teilweise Entfernung einer entsprechenden Anzahl
von Zähnen aus einem normalen Statorschnitt entstammenden Dynamoblechen unter gleichzeitiger
Versetzung so abgewandelter Bleche gegeneinander oder durch Verwendung von sektorförmigen
Ausschnitten normaler Dynamobleche und gleichzeitiger Einfügung entsprechender Sektoren
aus urmagnetischem Material.
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Zur Kühlung von Maschinen der vorbeschriebenen Art kann neben dem
bei Elektromotoren üblichen Zentrifugalventilator die hier auftretende starke Pumpwirkung
des Kolbens mitbenutzt werden. Arbeitet dieser auf einer feststehenden Welle, so
ist es durch einseitiges Abschließen des Läufers leicht möglich, eine sehr starke
Pumpwirkung hervorzurufen, welche beispielsweise bei Schlagwerkzeugen gleichzeitig
zum Wegblasen von Gesteinsstaub od. dgl. mitbenutzt werden kann.
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Die Anwendungsmöglichkeit von Maschinen bzw. Geräten der beschriebenen
Art liegt insbesondere im Gebiete der Stoß-, Schlag- und Stampfwerkzeuge sowie aller
oszillierend wirkenden Arbeitsmaschinen, wie Dekupiersägen, Kolbenpumpen u. dgl.
Abgesehen hiervor bestehen Möglichkeiten der Verwendung auf dem Gebiete des Anlaufs
kleiner Einphaseninduktions- und Synchronmotoren sowie in gewissen Spezialfällen
bei Meßinstrumenten und Bremslüftern sowie der Betätigung größerer Schalter.