DE1142947B - Elektromagnetisch erregter, mit Netzfrequenz schwingender Schwingmotor - Google Patents

Description

• Elektromagnetisch erregter, mit Netzfrequenz schwingender Schwingmotor Schwingende Arbeitsgeräte, wie z. B. Siebe, Förderrinnen, Rütteltische u. ä., werden vorteilhafterweise durch elektromagnetisch erregte Schwingmotoren angetrieben, da diese kaum einem Verschleiß unterliegen. Je nach der gewünschten Schwingfrequenz kann dabei die Magnetwicklung mit unmittelbarer Erregung vom Wechselstromnetz oder mit Halbwellensteuerung unter Zwischenschaltung elektrischer Ventile arbeiten. Ein z. B. unmittelbar mit Netzfrequenz gespeister Schwirigmotor dieser Ausführung schwingt mechanisch mit doppelter Netzfrequenz. Wird dagegen in die Zuleitung ein elektrisches Ventil geschaltet, dann schwingt dieser Schwingmotor mit Netzfrequenz.
• Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines derartigen Schwingantriebes. Der Schwingmotor selbst besteht aus zwei Teilen, von denen der erste, z. B. Teil 1, den Elektromagneten enthält, während der andere Teil 2 den Anker darstellt. Der an das Arbeitsgerät 4 starr angeschlossene Teil des Schwingmotors bildet zusammen mit dem Schwingnutzgerät die eine schwingende Masse, der frei schwingende Teil des Schwingmotors die Gegenmasse hierzu. Beide Massen sind über eine Feder oder ein System von Federn 3 miteinander elastisch gekoppelt. Die ganze so entstehende Anordnung ist über Federn 5 frei schwingend gelagert und bildet ein in sich ausgeglichenes Zweimassen-Schwingsystem, dessen Massenkräfte sich nicht auf die Umgebung auswirken können.
• Ein derartiges schwingfähiges Gebilde hat bekanntEch eine Eigenfrequenz. Diese hängt vor allem von der Federkonstante der Feder 3 und von der Masse der bewegten Teile 1, 2 und 4 ab. Das Verhältnis von Antriebsfrequenz zu Eigenfrequenz ist ein Maß für die Größe der Schwingbreite, d. h. für den Schwingweg von einer Endlage zur anderen. Die Schwingbreite wird ferner noch durch die Spannung am Schwingmotor beeinflußt. Steigt also z. B. die Spannung, so steigt mit ihr die Schwingbreite. Nimmt dagegen die Nutzmasse zu, etwa bei erhöhter Fördermenge od. dgl., so sinkt naturgemäß die Schwingbreite. Ihre Erhöhung kann nun zur Folge haben, daß Anker und Magnet des Schwingmotors aneinanderschlagen und zur Beschädigung oder gar Zerstörung des Schwingmotors Anlaß geben.
• Die ungleiche Schwingbreite wirkt sich auch stets störend auf den Arbeitsvorgang aus. Um den Einfluß der Nutzmassenschwankungen auf die Schwingbreite möglichst auszuschalten, legt man gewöhnlich die Eigenfrequenz des Schwinggebildes wenig über die Antriebsfrequenz. Dann nähert sich das Schwinggebilde bei Erhöhung der Nutzmasse, d. h. bei Ab- sinken der Eigenfrequenz, dem Resonanzpunkt, so daß man, abgesehen von anderen Einflüssen, eine stabile Schwingbreite erhält. Diese anderen Einflüsse sind beispielsweise Änderungen der Erregerfrequenz, der Dämpfung oder der Temperatur, vor allem aber Spannungsänderungen. Andererseits besteht häufig die Aufgabe, die Schwingbreite und damit z. B. die Förderleistung von Rinnen, die von derartigen Schwingmotoren angetrieben werden, einstellbar zu machen.
• Man versuchte nun, den Schwingmotor durch Vorschalten einer einstellbaren Drosselspule bzw. eines Spartransformators zu steuern. Diese induktiven Stellglieder mit Anzapfungen oder blanken Wicklungen und Kohleschleifer haben den betrieblichen Nachteil der zahlreichen Kontaktstellen, die einer Wartung bedürfen. Immerhin ergeben sich bei unmittelbar mit Wechselstrom betriebenen Schwingmotoren auf diesem Wege noch wirtschaftlich vertretbare Lösungen. Nicht so jedoch bei mit Halbwellenstrom betriebenen, also mit Netzfrequenz schwingenden Schwingmotoren. Die Hystereseschleife des Eisenkerns einer Drosselspule, die von einem Halbwellenstrom durchflossen ist, wird nämlich nur vom oberen Schnittpunkt mit der Ordinatenachse (Remanenzpunkt) an aufwärts ausgenutzt. Das bedeutet, daß die Drosselwirkuna, einer solchen Spule für Halbwellenstrom um ein Vielfaches kleiner ist als für Wechselstrom. Ähnliche Verhältnisse liegen auch beim Spartransforinator vor. Bei diesem bildet sich im Falle der Speisung des Schwingmotors über ein Einwegventil ein sehr hoher Querstrom aus, der die Transformatorwicklung unnötig belastet. Aus diesen Gründen müssen gemäß der oben beschriebenen Technik sehr stark überdimensionierte Drosselspulen bzw. Transformatoren eingesetzt werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei elektromagnetisch erregten, mit Netzfrequenz schwingenden Schwingmotoren, bestehend aus einem federgekoppelten, in der Nähe der speisenden Netzfrequenz abgestimmten Zweimassensystem, die Regelung oder Steuerung der Schwingbreite mit Hilfe der Spannung bei voller Ausnutzung der verwendeten magnetischen Werkstoffe kontaktlos zu gestalten und damit die beschrie,benen Nachteile auszuschalten. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß in Selbstsättigungsschaltung betriebene magnetische Verstärker vorgesehen sind und daß das oder die Selbstsättigungsventile gleichzeitig die bei mit Netzfrequenz schwingenden Schwingmotoren zur Erzeugung des Halbwellenspeisestromes erforderliche Gleichrichterf unktion übernehmen.
• In Selbstsättigungsschaltung betriebene magnetische Verstärker mit Gleich- und Wechselstromausgang sind zwar bekannt. Es ist auch bekannt., daß sie einen hohen Verstärkungsgrad haben und daß die Hystereseschleife des verwendeten Kernmaterials bei voller Aussteuerung in ihrer ganzen Höhe ausgenutzt wird. Hierbei ist jedoch in Reihenschaltung mit jeder Arbeitswicklung ein Einwegventil, ein sogenanntes Selbstsättigungsventil erforderlich. Da bei Schwingmotoren mit Halbwellensteuerung ohnehin Ventile vorzusehen sind, wurde durch die Reihenschaltung je eines Schwingmotors mit je einer Arbeitswicklung und je einem Ventil, wobei dieses gleichzeitig als Selbstsättigungsve:ntil wirkt, eine einfache und wirtschaftliche Lösung gefunden, die eine volle Typenausnutzung der zur Einstellung der Schwingbreite verwendeten gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen gestattet.
• In den Fig. 2 und 3 der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung für elektromagnetisch erregte Schwingmotoren schematisch dargestellt. Die Arbeitswicklungen 6 des magnetischen Verstärkers sind dabei so geschaltet, daß in den Gleichstromsteuerwicklungen 7 keine Wechselspannungen induziert werden. Nach Fig. 2 sind zwei Arbeitswicklungen parallel geschaltet und wirken daher wie eine Wicklung. In Reihe dazu liegt das Ventil 9 sowie der Schwingmotor 8. Während jeder Periode erhält der Schwingmotor somit einen Kraftimpuls und schwingt dann wieder zurück, so daß sich seine mechanische Schwingfrequenz mit der Netzfrequenz deckt. Der Schwingmotor nach Fig. 3 schwingt ebenfalls mit Netzfrequenz. Die Anordnung ist hier so getroffen, daß die eine Arbeitswicklung 6 mit einem Ventil 9 und mit dem Schwingmotor 8 in Reihe liegt, während aus Symmetriegründen die andere, ebenfalls mit 6 bezeichnete Arbeitswicklung mit einem gleichartigen, jedoch entgegengesetzt geschalteten Ventil 9 sowie mit einer nach der Magnetwicklung des Schwingmotors 8 bemessenen Ersatzimpedanz 10 in Reihe lie,it, die vorteilhafterweise die Magnetwicklung eines Z> weiteren Schwingmotors ist.
• Falls die Speisespannung der Magnetwicklung des Schwingmotors nicht um den Restspannungsabfall der voll ausgesteuerten gleichstromvormagnetisierten Drosselspule gegenüber der speisenden Netzspannung herabgesetzt ist, kann der Restspannungsabfall der Drosselspulen durch Kurzschließen der Arbeitswicklungen, z. B. durch überbrücken mit einem Schalter, beseitigt werden. Natürlich kann diese Uberbrückung selbsttätig und in Abhängi,-keit etwa vom Strom in der Arbeitswicklung oder in der Steuerwickluno, vorgenommen werden. Selbstverständlich können auch mehrere Steuerwick-iungen für die gleichzeitige Erfüllung mehrerer Regel- oder Steueraufgaben vorgesehen sein.

Claims (2)

1. P.ATENTANSPRÜCHF: 1. Elektromagnetisch erregter. mit Netzfrequenz schwingender Schwingmotor, bestehend aus einem federgekoppelten, in der Nähe der speisenden Netzfrequenz abgestimmten Zweimassenschwingsystem, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung oder Steuerung der Schwingbreite des Schwingmotors in Selbstsättigungsschaltung betriebene magnetische Verstärker vorgesehen sind und daß das oder die Selbstsättigungsventile gleichzeitig die bei mit Netzfrequenz schwingenden Schwingmotoren zur Erzeugung des Halbwellenspeisestromes erforderliche Gleichrichterfunktion übernehmen.
2. 2. Schwingmotor nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch zwei parallele Stromkreise aus je einer Reihenschaltung von Arbeitswicklung eines magnetischen Verstärkers und erregender Magnetwicklung eines Schwingantriebs einerseits und von Arbeitswicklung eines magnetischen Verstärkers und einer der Magnetwicklung des Schwingantriebes entsprechenden Ersatzimpedanz andererseits, die mit ihren Verzweigungspunkten am Wechselstromnetz liegen. 3. Schwingmotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ersatzimpedanz die Magnetwicklung eines weiteren Schwingmotors dient, der mit dem ersten Schwingmotor parallel betrieben wird (Fig. 3). 4. Schwingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aussteuerung der maanetischen Verstärker die Arbeitswicklungen kurzschließbar sind. 5. Schwingmotor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überbrückung der Arbeitswicklungen selbsttätig erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 643 586, 495 461; USA.-Patentschriften Nr. 2 168 402, 1921 787; britische Patentschrift Nr. 633 903; schweizerische Patentschrift Nr. 200 465, ETZ, 1950, S. 7 bis 13; 1951, S. 465 bis 469; Siemens-Zeitschrift. 1953, S. 62 bis 70#