DE973306C - Elektromotor, bei dem durch die Einwirkung eines Einphasenwechselfeldes auf eine Kurzschlussspule eine geradlinige Bewegung erzielt wird - Google Patents

Description

• Elektromotor, bei dem durch die Einwirkung eines Einphasenwechselfeldes auf eine Kurzschlußspule eine geradlinige Bewegung erzielt wird Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, bei dem durch die Einwirkung eines Einphasenwechselfeldes auf eine Kurzschlußspule eine geradlinige Bewegung erzielt wird. Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, einen solchen Motor auf einfache Weise derart auszubilden, daß mit demselben auch große Kräfte ausgeübt werden können, wobei eine hin- und hergehende Bewegung erzielt wird.
• Es ist bereits bekannt, die abstoßende Kraft, die ein koaxial zu einem Elektromagneten angeordneter Kurzschlußring bei Erregung des Elektromagneten erfährt, für den Antrieb des Schiffchens eines Webstuhles auszunutzen, indem der vom Elektromagneten fortgeschleuderte Kurzschlußring die Beschleunigung des Webschiffchens bewirkt. Eine derartige Einrichtung ist jedoch nicht geeignet, eine geradlinige Bewegung unter größerer Belastung durchzuführen, da die auf den Kurzschlußring einwirkende Kraft mit der Entfernung vom Elektromagneten sehr stark abfällt.
• Ferner ist es bekannt, beispielsweise für den Antrieb von Lautsprechermembranen einen Motor zu benutzen, dessen beweglicher Teil eine Kurzschlußspule ist, die sich in dem unipolaren Feld zweier gleichnamiger Magnetpole befindet. Wird in dieser Spule mittels weiterer Wicklungen ein Wechselstrom induziert, so, schwingt die Spule mit der Frequenz des Wechselstromes hin und her. Abgesehen davon, daß bei dieser bekannten Anordnung die magnetischen Flüsse sich über Luftspalte von beträchtlicher Größe schließen müssen, erfordert eine derartige Anordnung einen relativ großen Aufwand, da sowohl zur Erregung der Magnetpole als auch zur Induktion der Ströme in der Kurzschlußspule besondere Wicklungen benötigt werden.
• Durch die Erfindung wird der Aufwand für einen solchen Motor wesentlich verringert.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußspule derart auf einem Anker angeordnet ist, daß sich ihre Achse parallel zur Achse des erregenden Wechselfeldes verschieben kann, während der Anker eine senkrecht zur Achse des Erregerfeldes gerichtete Bewegung ausführt, und daß unter dem Einfluß einer Rückführungskraft elektromagnetischer oder mechanischer Art eine hin- und hergehende Bewegung des Ankers erzielt wird. Auf diese Weise genügt eine einzige Erregerspule, um einerseits den Einphasenwechselfluß zu erzeugen und andererseits in der Kurzschlußspule einen Strom zu induzieren. Eine Rückführungskraft elektromagnetischer Natur wird zweckmäßig dadurch geschaffen, daß auf die Kurzschlußspule des Ankereisens zwei nebeneinander angeordnete magnetische Wechselflüsse einwirken., die abwechselnd eingeschaltet werden. Die Ausschaltung bzw. Umschaltung der diese Wechselflüsse erregenden Stromkreise kann in Abhängigkeit von der Bewegung des Ankers durchgeführt werden.
• In Fig. I ist ein Prinzipschaltbild für einen solchen Antrieb dargestellt.
• Mit I ist ein beweglicher Teil (Anker) bezeichnet, in dem zwei kurzgeschlossene Spulen 2 und 3 untergebracht sind. Diesem Anker ist ein Erregerteil zugeordnet, der im wesentlichen aus zwei feststehenden Spulen 4 und 5 besteht. Diese beiden Spulen sind in diesem Falle in Reihenschaltung an die Spannung eines Wechselstromnetzes gelegt. Mit 6 ist ein Umschalter bezeichnet, mit dem abwechselnd eine der beiden Spulen kurzgeschlossen werden kann. Parallel zu den beiden Spulen können noch Kondensatoren 7 und 8 angeordnet sein, die die Stromunterhrechung bei den Schaltvorgängen erleichtern. In der gezeichneten Stellung liegt die Spule 2 unter der Spule 4. Fließt nun ein Wechselstrom in der Spule 4, wobei die Spule 5 kurzgeschlossen ist, so wird durch den sich ausbildenden magnetischen Fluß auf die Spule 2 eine Kraft nach rechts ausgeübt, die den Anker in dieser Richtung bewegt. Gegen Ende dieser Bewegung wird der Schalter 6 nach links umgelegt, so daß die Spule 4 kurzgeschlossen und die Überbrückung der Spule 5 aufgehoben wird. In dieser Stellung befindet sich die kurzgeschlossene Spule 3 im Bereich der Spule 5, so daß jetzt auf den Anker eine Kraft in entgegengesetztem Sinne, d. h. nach links, ausgeübt wird. Nach einem bestimmten Hub wird der Schalter wieder umgeschaltet, so daß sich eine hin- und hergehende Bewegung ergibt. Um die Verkettung zwischen den einzelnen Spulen möglichst vollkommen zu gestalten, werden die Spulen zweckmäßig mit Eisenkernen ausgeführt, durch die sich die Kraftlinien über möglichst geringe Luftspalte schließen. Eine Möglichkeit für eine praktische Ausführung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, und zwar zeigt Fig.2 einen Längsschnitt durch den Elektromotor, wobei die Bewegungsrichtung des Ankers in Übereinstimmung mit Fig. I in der Zeichenebene liegt, während Fig.3 ein Schnittbild des Motors quer zur Bewegungsrichtung zeigt. Die Spulen 4 und 5 sind als gleichsinnig geschaltete Spulenpaare ausgeführt, die den mittleren Schenkel je eines nach Art eines Manteltransformators ausgeführten zweiteiligen Ständereisenkernes 9 bzw. Io umschließen. Die Spulen 2 und 3 sind zu einer Spule zusammengezogen, die im Ankereisenkern I eingebettet ist, der in dem Luftspalt zwischen den Eisenkernen 9 bzw. Io beweglich ist. Bei der in Fig.2 gezeichneten Stellung steht die linke Seite der Spule 2 im Bereich des von dem Spulenpaar 4 ausgehenden Flusses, wodurch auf den Anker eine Kraftwirkung nach rechts ausgeübt wird. Nach Durchlauf eines bestimmten Hubes erfolgt eine Umschaltung, wodurch das von dem Spulenpaar 5 erregte Feld wirksam und auf die rechte in dem Bereich dieser Spulen befindliche Spulenseite 2 eine Kraft ausgeübt wird, die eine Bewegung nach links hervorruft.
• Zur besseren Veranschaulichung der elektrischen und magnetischen Verhältnisse ist in den Fig.2 und 3 ein Augenblickszustand der Stromrichtung in der gerade eingeschalteten Wicklung 4 und des mit dieser Wicklung verketteten magnetischen Flusses mit den hierfür üblichen Zeichen dargestellt.
• Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3, bei der sowohl Hin- als auch Herbewegung auf elektrodynamischem Wege zustande kommt, ist in den Fig. 4 und 5 eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Zurückbewegung des Ankers mit Hilfe eines Kraftspeichers, z. B. einer Blattfeder r i, erfolgt. In diesem Falle ist nur ein Spulenpaar 4 mit zugehörigen Eisenkernen 9 erforderlich.
• Die Steuerung kann auch mit Hilfe einer vom Anker selbst gesteuerten Schalteinrichtung erfolgen. Unter Umständen kann es aber auch zweckmäßig sein, die Steuerung der Schalteinrichtung in Abhängigkeit von einem Taktgeber willkürlich in einem bestimmten Rhythmus zu geben.
• Die aalgegebenen Antriebe können für Hub-; Zug- und Druckbewegung in den verschiedensten Aufgabenbereichen verwendet werden. Hierbei ist der Vorteil erreicht, daß infolge der geringen Luftspalte über den ganzen Bewegungsbereich große Kräfte ausgeübt werden können, wobei der Blindstromverbrauch sehr gering ist. Ein. wesentlicher Vorteil der Anordnung besteht darin, daß etwa im Vergleich zu rein elektromagnetischen Antrieben über einen viel größeren Bewegungsbereich große Kräfte auf den Anker ausgeübt werden können. Aus diesem Grunde eignet sich ein solcher Antrieb besonders für periodisch arbeitende Schlagwerkzeuge, wie Elektrohämmer, aber auch für Steinbrecher, Mühlen, Sägen u. dgl. In ähnlicher Weise können aber auch Schaltschütze und ähnliche Schaltgeräte mit hin- und hergehender Bewegung betätigt werden. Der neue Antrieb kann in vielen Fällen auch mit Vorteil an Stelle des Magnetantriebes bei Bremsmagneten bzw. Hubmagneten angewendet werden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Elektromotor, bei dem durch die Einwirkung eines Einphasenwechselfeldes auf eine Kurzschlußspule eine geradlinige Bewegung erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußspule derart auf einem Anker angeordnet ist, daß sich ihre Achse parallel zur Achse des erregenden Wechselfeldes verschieben kann, während der Anker eine senkrecht zur Achse des Erregerfeldes gerichtete Bewegung ausführt, und daß unter dem Einfluß einer Rückführungskraft elektromagnetischer oder mechanischer Art eine hin- und hergehende Bewegung des Ankers erzielt wird. 2. Elektromotor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker einen Teil einer den Einphasenwechselfluß führenden lamellierten Eisenkernanordnung bildet, so daß der Wechselfluß nur Luftspalte zwischen dem Ankereisenkern und dem Ständereisenkern zu durchsetzen hat. 3. Elektromotor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß auf die im Ankereisenkern angeordnete Kurzschlußspule zwei abwechselnd eingeschaltete Wechselflüsse einwirken, die auf die Kurzsahlußspule entgegengesetzt gerichtete Kräfte ausüben und so die Hin- und Herbewegung erzeugen. Elektromotor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei nebeneinander angeordnete, abwechselnd erregte Ständereisenkerne der Mantelbauarttype, denen der Ankereisenkern derart zugeordnet ist, daß die Kurzschlußspule während der hin- und hergehenden Bewegung sowohl von dem einen als auch von dem anderen Wechselfeld durchsetzt wird. 5. Elektromotor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker bei seiner Bewegung infolge der Einwirkung des Einphasenwechselfeldes einen Kraftspeicher auflädt, der nach dem Aufhören der Einwirkung des Einphasenwechselfeldes infolge periodischer Aus-und Einschaltung den Anker zurückbewegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 59424, 63624, 238098, 5ioii6, 7179o6; französische Patentschrift Nr. 707102; »Archiv für Elektrotechnik«, 1924, Bd. 14, S. i06 bis 128; Lehr, »Schwingungstechnik«, Bd.
2. 2, S.203.