NL8602719A - Trillingsmotor. - Google Patents

Description

PHN 11.924 1 « t N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Trillingsmotor.*

De uitvinding heeft betrekking op een reluctantie trillingsmotor voorzien van een statorkern van magnetiseerbaar materiaal, tenminste één spoel aangebracht om de kern, een statordeel van magnetiseerbaar materiaal, een tussen de kern en het 5 statordeel gelegen ruimte, waardoorheen windingen van de spoel gaan en waarin zich een permanente magneet bevindt, en tenminste één anker van magnetiseerbaar materiaal, die in een luchtspleet tussen de kern en het statordeel beweegbaar is.

Het is bekend om bij dergelijke trillingsmotoren de 10 spoelwindingen naast de permanente magneet aan te brengen. De permanente magneet ligt hierbij geheel opgesloten tussen de kern en het statordeel. Het beweegbare anker bevindt zich naast de spoel in een luchtspleet tussen de kern en het statordeel.

Het doel van de uitvinding is de in de aanhef genoemde 15 trillingsmotor te verbeteren.

De motor volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk, dat tenminste het grootste deel van de spoelwindingen zich tussen de kern en de permanente magneet bevindt.

Een dergelijke motor heeft ten opzichte van de bekende 20 motor een hoger rendement, bij gelijkblijvende totale afmetingen van de motor en bij een gelijkblijvend aantal ampèrewindingen. De voornaamste reden hiervoor is dat de spoelwindingen gemiddeld op een kleinere diameter liggen, zodat a) de warmteverliezen kleiner zijn en 25 b) het magnetisch potentiaalverlies kleiner is.

Dit laatste is een gevolg van de ligging van de spoel ten opzichte van de permanente magneet volgens de uitvinding, dat de permanente magneet dunner, maar ook breder wordt. Door een bredere magneet wordt het ijzer van het statordeel gemiddeld minder magnetisch 30 belast, omdat de magneetflux over een groter oppervlak het ijzer ingestuurd wordt. Daardoor is het magnetisch potentiaalverlies over het ijzer kleiner, waardoor de motor een grotere kracht per 86027 18

---CafiSS

* ·» PHN 11.924 2 ampèrewinding kan leveren. Bovendien zijn de wervelstroomverliezen kleiner, omdat de gemiddelde fluxdichtheid afneemt.

Een bijkomend voordeel is dat minder koper nodig is, waardoor de motor goedkoper is en kleiner van gewicht is.

5 Uiteraard kan de motor volgens de uitvinding er ook toe leiden, dat, in vergelijking met de genoemde bekende motor, de totale afmetingen van de motor kleiner worden bij een gelijkblijvend rendement.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van in tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden. Hierin is 10 figuur 1 een schematische weergave van een lineair trillingsmotor volgens de stand van de techniek, figuur 2 een schematische weergave van een lineaire trillingsmotor volgens de uitvinding, figuur 3 een andere schematische weergave van een 15 lineaire trillingsmotor volgens de uitvinding, en figuur 4 nog weer een andere schematische weergave van een trillingsmotor volgens de uitvinding, waarbij de ankers een trilling om een rotatie-as uitvoeren en de spoelen in spoelkamers in de kern zijn aangebracht.

20 Om een goede vergelijking tussen een motor van figuur 1 volgens de stand van de techniek en die van figuur 2 volgens de uitvinding te kunnen maken, hebben de motoren gelijke afmetingen wat betreft het ijzer van de statordelen en de kern, eenzelfde permanent magneetvolume en eenzelfde aantal spoelwindingen. In figuur 1 zijn twee 25 spoelen aanwezig, die ieder aan weerszijden van de permanente magneten zijn gelegen. De spoelen van figuur 1 hebben tezamen evenveel ampèrewindingen als de ene spoel van figuur 2. Ook de beschikbare ruimten tussen de statordelen en de kern zijn gelijk gehouden, dat wil zeggen dat het volume dat de spoelen en de permanente magneten ieder in 30 deze ruimten innemen in beide figuren hetzelfde is.

In de figuren zijn gelijke onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers weergegeven. De kern van magnetiseerbaar materiaal is met cijfer 1 aangegeven, de daaromheen gewikkelde spoel met 2 (2a), de statordelen van magnetiseerbaar materiaal met 3, de ruimten tussen de 35 kern en de statordelen met 4, de permanent magneten met 5 (5a), de beweegbare ankers met 6 en 7, en de luchtspleten tussen de kern en de statordelen, waarin de ankers beweegbaar zijn, met 8.

1602719 . * 5 PHN 11.924 3

De werking van de trillingsmotor is als volgt: door de spoelen met wisselstroom te voeden, ontstaat een wisselend magneetveld, dat gesuperponeerd wordt op het magneetveld van de permanente magneten.

De permanente magneten zijn tegengesteld gemagnetiseerd. Aldus krijgt de 5 resulterende fluxdichtheid in elk anker afwisselend een hoge en een lage waarde en wel zodanig, dat de ankers 6 op hetzelfde moment een hoge fluxdichtheid ondervinden, terwijl op dat moment de ankers 7 een lage fluxdichtheid ondervinden. Dit veroorzaakt een beweging van de ankers 6 in de luchtspleet 8 waar de grootste fluxdichtheid optreedt, 10 Omkering van de stroom in de spoelen veroorzaakt een omkering van de beweging van de ankers. Zodoende wordt een vibrerende beweging van de ankers verkregen.

Volgens de uitvinding heeft de motor van figuur 2 een hoger rendement dan de motor van figuur 1. De oorzaken hiervan zijn de 15 volgende: in figuur 2 liggen de spoelwindingen 2a gemiddeld op een kleinere diameter rond de statorkern 1 dan de spoelwindingen 2 in figuur 1, zodat bij dezelfde aantal ampèrewindingen de warmteverliezen in de windingen kleiner zijn 20 - doordat de beschikbare ruimte 4 in figuur 2 zodanig wordt benut door de permanente magneten 5a en de spoel 2a, dat de spoel 2a tussen de kern 1 en de magneten 5a komt te liggen, worden de magneten 5a breder (en natuurlijk ook dunner); door een bredere magneet wordt het ijzer van de statordelen 3 gemiddeld minder magnetisch belast, omdat de 25 magneetflux over een groter oppervlak het ijzer ingestuurd wordt; in de figuren 1 en 2 zijn S-j en S2 de respectievelijke lengten, die de magneetflux moet afleggen door het ijzer, gerekend vanaf de respectievelijke randen van de permanent magneten 5 respectievelijk 5a tot aan de respectievelijke randen van de ankers 7 waar de flux weer 30 oversteekt vanaf de kern naar het statordeel; duidelijk is dat S2 veel kleiner is dan Sj; het gevolg hiervan is dat in de motor van figuur 2 het magnetisch potentiaalverlies over het ijzer kleiner is dan in de motor van figuur 1, zodat de motor van figuur 2 een grotere kracht per ampèrewinding levert, uiteraard bij gelijkblijvend ijzervolume.

35 In de schematisch weergegeven motor van figuur 3 zijn de spoelen 26 in spoelkamers of gleuven 9 in de kern 1 gelegd. Uit een vergelijking van de motor volgens figuur 2 met die van figuur 3 blijkt, *60271» * PHN 11.924 4 dat bij eenzelfde afgegeven motorvermogen, het rendement van de motor van figuur 3 nog groter is dan die van de motor van figuur 2, ondanks het feit, dat het aantal spoelwindingen kleiner is. De reden hiervan is dat de door het geringere aantal spoelwindingen opgewekte flux minder 5 snel afneemt dan de magneetflux toeneemt. De magneetflux neemt toe, omdat nu minder magneetflux door de spoelen gaat en in plaats daarvan direct het ijzer van de kern ingestuurd wordt. Ondanks het negatieve effect van de grotere spreidingszelfinductie, omdat de spoelen bijna geheel omgeven zijn door ijzer, blijft er een grotere netto 10 rendementswinst over in vergelijking met de motor van figuur 2.

Weliswaar is het wikkelen van de spoel moeilijker geworden, aangezien de spoelkamers slechts een geringe spleetopening 10 hebben, maar de spoelen zitten nu wel steviger opgesloten en de magneet heeft een breder draagvlak, zodat er minder doorbuigingen (trillingen) zullen optreden.

15 In figuur 4 is een trillingsmotor weergegeven, waarvan het principe beschreven staat in EP-A-0155057. De ankers worden hierbij gevormd door schuifelementen 11, die in cirkelboogvormige luchtspleten 12 tussen de kern 13 en de statorplaten 14 een trilling kunnen uitvoeren om een rotatie-as 15. De spoelen 16 liggen geheel tussen de permanent 20 magneten 17 en de kern 13 in spoelkamers 17, die in de kern zijn aangebracht. Een dergelijke motor heeft alle hiervoor genoemde voordelen ten opzichte van de motor van EP-A-0155057.

8602719

Claims (6)

1. Reluctantie trillingsmotor voorzien van een statorkern van magnetiseerbaar materiaal, tenminste één spoel aangebracht om de kern, een statordeel van magnetiseerbaar materiaal, een tussen de kern en het statordeel gelegen ruimte, waardoorheen windingen van de spoel 5 gaan en waarin zich een permanente magneet bevindt, en tenminste één anker van magnetiseerbaar materiaal, die in een luchtspleet tussen de kern en het statordeel beweegbaar is, met het kenmerk, dat tenminste het grootste deel van de spoelwindingen zich tussen de kern en de permanente magneet bevindt.

2. Motor volgens conclusie 1, waarbij zich aan weerszijden van de kern een statordeel bevindt en tussen de kern en elk statordeel een ruimte aanwezig is, de windingen van elke spoel door beide ruimten gaan, in elke ruimte zich een permanente magneet bevindt, en zich aan weerszijden van de ruimten luchtspleten bevinden waarin ankers 15 beweegbaar zijn, met het kenmerk, dat tenminste het grootste deel van de spoelwindingen zich tussen de kern en beide permanente magneten bevindt.

3. Motor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de gehele spoel zich tussen de kern en de permanente magneet(en) bevindt.

4. Motor volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat elke 20 spoel in een spoelkamer, gelegen in de kern, is aangebracht.

5. Motor volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat elke spoelkamer door een spleetopening in verbinding staat met de genoemde ruimte.

6. Motor volgens één der conclusies 2 t/m 5, met het 25 kenmerk, dat de luchtspleten, waarin de ankers beweegbaar zijn, cirkelboogvormig zijn en de ankers draaibaar op een motoras bevestigd zijn. 8.602 7 1 9