-
Motor für hin- und hergehende Bewegung Bei einigen der bekannten elektromagnetischen
Motoren für geradlinige Wechselbewegungen erfolgen die Bewegungen des Schwingers
im wesentlichen in Richtung der magnetischen Kraftlinien, wobei sich der Luftspalt,
d. h. der Abstand zwischen dem Schwinger und dem magnetischen Kraftfelderzeuger,
der Schwingungsamplitude entsprechend, im Takte der Schwingungen verändert. Durch
diese Anordnung lassen sich zwar große Kräfte verwirklichen, aber die erreichbaren
Schwingungshübe sind gering und betragen nur einen Bruchteil des mittleren Luftspaltes.
-
Größere Hübe lassen sich mit sogenannten elektrodynamischen Antrieben
erzielen, die wie ein elektrodynamischer Lautsprecher aufgebaut sind und gewöhnlich
aus einem gleichstrom- oder permanenterregten Magnet bestehen, in dessen Ringspalt
eine Spule schwingt. Die erzielbaren Wechselkräfte sind verhältnismäßig klein. Da
die Wicklung der Spule, d. h. der Draht selbst, der Träger der Kraftwirkung ist,
muß die Spulenwicklung auf ihrem Kern gut verankert werden, was bei größeren Dimensionen
und Kräften zu praktischen Schwierigkeiten führt. Der elektrodynamische Antrieb
oder Treibspulenantrieb hat deshalb nur für Eichzwecke Bedeutung im Prüfwesen gefunden.
-
Gleichfalls größere Hübe lassen sich mit elektromagnetischen Drehschwingern
erzielen die nach Art eines Gleichstrom-Nebenschlußmotors aufgebaut sein können,
wobei beispielsweise die Statorwicklung
mit Gleichstrom und die
Rotorwicklung mit Wechselstrom gespeist wird, so daß der Rotor im Statorfeld Drehschwingungen
ausführt. Nach einer anderen bekannten Anordnung erhält der Stator eines Drehstrom-Kurzschlußläufermotors
eine Wicklung nach Art der Zweiphasenwicklung, wobei die eine Phase mit Gleichstrom
und die andere mit Einphasenwechselstrom gespeist wird. Es entsteht in radialer
Richtung ein magnetisches Feld, das längs der Peripherie des Statordurchmessers
hin- und herschwingt und durch Induktion den als Kurzschlußläufer ausgebildeten
Rotor in eine Schwingdrehbewegung versetzt. Die erforderliche Umwandlung der Drehbewegung
in eine lineare erfolgt bei den Drehschwingern in der Regel über Kurbel und Pleuelstange.
Die Hübe können in ihrer Amplitude leicht durch Veränderung der Erregerstromstärke
des Motors geregelt werden. Sofern allerdings Spielfreiheit gewünscht wird, müssen
die Gelenke eines solchen Antriebes als Federgelenke ausgebildet sein, was einerseits
den Hub begrenzt, andererseits eine kurze Kurbellänge verbietet und damit auch die
Kräfte begrenzt.
-
Ein anderer bekanntgewordener Vorschlag sieht vor, einen geradlinigen
Schwinger dadurch entstehen zu lassen, daß sein feststehender und sein beweglicher
Teil aus einem Kurzschlußläufermotor durch Abwicklung eines Teilstückes von Stator
und Rotor in die Ebene hervorgehen. Aus dem »Rotor« wird ein Translator mit dem
elektrischen Aufbau des normalen Käfigläufermotors. Die zweiphasig ausgebildete
Ständerwicklung wird dabei je mit einem Wechselstrom verschiedener Frequenz gespeist.
Dadurch entsteht ein magnetisches Wanderfeld einer Frequenz, die gleich der Differenz
der Frequenzen der beiden in die beiden Ständerwicklungen geleiteten Wechselströme
ist. Der Nachteil dieser Anordnung ist allerdings, daß Wechselströme verschiedener
Frequenz in der Regel nicht zur Verfügung stehen und erst durch Umformeraggregate
erzeugt werden müssen. Dieser Aufwand ist in den meisten Anwendungsfällen nicht
tragbar.
-
Die Erfindung sieht einen Motor vor, dessen feststehender und dessen
schwingender Teil gleichfalls aus einem Kurzschlußläufermotor durch Abwicklung eines
Teilstücks von Stator und Rotor in die Ebene hervorgehen. Dabei wird erfindungsgemäß
der feststehende Teil (Stator) mit einer mit Einphasenwechselstrom gespeisten und
einer mit Gleichstrom gespeisten Wicklung ausgerüstet, die ähnlich wie bei den zuvor
beschriebenen Drehschwingmotoren so angeordnet sind, daß im Luftspalt ein senkrecht
zur Abwicklungsebene gerichtetes, in der Bewegungsrichtung des Translators hin-
und herschwingendes Magnetfeld entsteht.
-
Im feststehenden Teil wechseln mit Gleichstrom gespeiste Pole und
mit Wechselstrom gespeiste Pole miteinander ab. Abb. I bis 3 zeigen drei verschiedene
Augenblickswerte der Grundwelle der Feldkurve sowie die zugeordneten Stromrichtungen
in den Nuten des dazu schematisch angedeuteten feststehenden Teils des Motors. Auf
jeden Pol kommen sechs Nuten. Die mit I, 3 und 5 bezeichneten Nuten tragen die Wechselstromwicklung,
die anderen die Gleichstromwicklung. Bei der Darstellung der Feldkurve wurde die
Rückwirkung durch den Translator sowie der Einfluß durch Nuten und Zähne nicht berücksichtigt.
In Abb. I ist die Stromrichtung in den Wechselstromnuten gleich der in den rechts
benachbarten Gleichstromnuten, in Abb. a, eine Viertelperiode später, ist sie gleich
Null und in Abb.3, wieder eine Viertelperiode später, gleich der in den links benachbarten
Gleichstromnuten. Eine weitere Viertelperiode später sind die Verhältnisse wieder
wie in Abb. a usw. Das Magnetfeld schwingt also zwischen den in Abb. I und 3 dargestellten
Werten.
-
Dadurch, daß der Translator wie ein Käfigläufermotor aufgebaut ist,
hat er keine eindeutig bestimmte Mittelstellung zum Stator, so daß die Schwingbewegung
von jeder beliebigen Nullstellung aus eingeleitet werden kann. Dies hat bei der
Erzeugung von Wechselkräften in Mäterialprüfmaschinen den Vorteil, daß die Größe
der statischen Vorlast oder die Größe einer statischen Vorverformung oder eines
plastischen statischen Nachgebens während der Wechselbeanspruchung ohne Einfluß
bleibt.
-
Die zwischen Stator und Translator senkrecht zum Luftspalt auftretenden
Kräfte werden erfindungsgemäß durch Lenkerführungen, beispielsweise an sich bekannte
Rollenschienen, aufgehoben, die eine Konstanthaltung des Luftspaltes während der
Schwingungsbewegung erzwingen. Zur Aufhebung dieser Kräfte können auch Stator und
Translator doppelt angeordnet werden, wobei die Translatoren, unter Umständen miteinander
vereinigt, wie Abb. 4 im Schnitt schematisch zeigt, zwischen den Statoren liegen.
In der Abb. 4 sind I und I' die Statorblechpakete, 2 und 2' die Translatorblechpakete,
die an dem Schaft 3 befestigt sind, der die Schwingungsbewegung überträgt.