DE2444328A1 - Electromagnetic drive with rotating field - having magnetic poles with AC feed to coils with magnetic pickup to give motion - Google Patents
Electromagnetic drive with rotating field - having magnetic poles with AC feed to coils with magnetic pickup to give motionInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Bewegung von Flüssigkeiten, Gasen, Gra?1ulatender Stäuben, sowie zum Antrieb leistungsarmer Geräte mittels elektromagnetisch fernerregter Rotations- oder Schwingkörper.Process for moving liquids, gases, gray dusts, as well as for driving low-power devices by means of electromagnetically distant rotational or vibrating body.
Um z.B. in einem Gefäß zwecks Rührung einen geeigneten Körper in Drehung zu versetzen, gibt es A) Verfahren mit direktem Antrieb des Rotors B) solche mit indirektem Antrieb über bewegte magnetische Felder, z.B. ausgehend von einem rotierenden Permanentmagneten, sogenannte Magnetrührer.For example, around a suitable body in rotation in a vessel for the purpose of stirring to move, there are A) methods with direct drive of the rotor B) those with indirect drive via moving magnetic fields, e.g. based on a rotating Permanent magnets, so-called magnetic stirrers.
Es interessiert hier nur das Verfahren unter B). Der grundsätzliche Unterschied zwischen diesen unter B) gekennzeichneten Geräten und den hier zu beschreibenden elektromagnetischen Verfahren besteht darin, daß beim Magnetrührer ein Permanentmagnet motorisch angetrieben wird und rein magnetischer Zug zwischen diesem und einem Stabrührer besteht, während bei dem neuen Verfahren ein elektromagnetisches Drehfeld eines ruhenden Systems achslose Rotationskörper, Membranen oder schwingende Scheiben in Bewegung bringt.Only the procedure under B) is of interest here. The basic one Difference between these devices marked under B) and those to be described here electromagnetic method consists in the fact that the magnetic stirrer has a permanent magnet is motor-driven and purely magnetic train between this and a rod stirrer exists, while in the new method, an electromagnetic rotating field dormant system in axleless bodies of revolution, membranes or vibrating disks in Brings movement.
Die Nachteile des bisherigen Magnetrührers sind der relativ hohe Preis, der Verschleiß der rotierenden Antriebsteile (Motor), die Wartung sowie die größere Empfindlichkeit gegenüber dem ruhenden System des neuen Verfahrens. The disadvantages of the previous magnetic stirrer are the relatively high Price, the wear and tear of the rotating drive parts (motor), the maintenance as well as the greater sensitivity to the dormant system of the new method.
Das hier zu beschreibende und im Modell versuchte System ist ein Drei-Phasen-Magnet, vorwiegend stehend angeordnet (Bild 1). The system to be described here and tried in the model is a Three-phase magnet, mainly arranged upright (Fig. 1).
Es stellt ein selbständiges, nicht an einen Rotor oder an eine Membran gebundenes Gerät dar, welches auch mit beweglichen Polen aus beliebigem ferromagnetischen Material versehen sein kann.It represents an independent one, not attached to a rotor or a membrane bound device, which can also be made of any ferromagnetic pole with movable poles Material can be provided.
Die (hier) 3 Magnetpole dieses Gerätes sind um 120° versetzt mit ihrem offenen Ende auf einem Mittellinienkreis so angeordnet, daß direkt über ihnen ein (möglichst) nichtmetallisches Gefäß oder eine solche Platte liegen kann. Legt man in dieses Gefäß oder auf p die Platte einen geeigneten Rotationskörger, so läuft dieser nach Einschaltung des Systems, welches für verschiedene ein-oder mehrphasige Wechselspannungen beliebiger Frequenz gebaut werden kann, selbsttätig an und erreicht eine Tourenzahl, die von dem Kraftfluß, der Frequenz der Spannung und dem Rotationswiderstand abhängt.The (here) 3 magnetic poles of this device are offset by 120 ° with their open end arranged on a centerline circle so that one is directly above them (if possible) a non-metallic vessel or such a plate. If you lay Put a suitable rotating body in this vessel or on the plate this after switching on the system, which for different single- or multi-phase AC voltages of any frequency can be built, automatically and achieved a number of revolutions determined by the power flow, the frequency of the tension and the rotational resistance depends.
Der Rotor läuft auf einer Nase oder Spitze (bei einer Abart auf einer Achse) direkt auf dem Boden seiner Unterlage und bleibt im Zentrum des Kraftfeldes (Bild 3) Aber auch für eine Reihe anderer Zwecke ist dieses Drehfeldsystem unter Verwendung nachstehend beschriebener Rotorarten, Membranen oder Schwingkörper geeignet: Zum Antrieb schwimmender ferromagnetischer Körper (zu Reklamezwecken z.B.); zur leichten Erzeugung der aus der Netzfrequenz und (wenn dreiphasig) der Zahl der Poldrillinge resultierenden Synchrondrehzahl (z.B. für Meß- und Prüfzwecke, Stroboskopeichung, usw.); n/min = 60 f f = Frequenz d = d ; d = Anzahl der Poldrillinge; für die Spielzeugwarenindustrie zum Antrieb verschiedener Körper oder Einrichtungen für kleinen Leistungsbedarf; zur Materialprüfung von flexiblen Stoffen, Drähten und Federn.The rotor runs on a nose or point (in a variant on a Axis) directly on the floor of its base and remains in the center of the force field (Fig. 3) But this rotating field system is also used for a number of other purposes Use of the rotor types, membranes or vibrating bodies described below are suitable: For driving floating ferromagnetic bodies (e.g. for advertising purposes); to the easy generation from the mains frequency and (if three-phase) the number of pole triplets resulting synchronous speed (e.g. for measuring and testing purposes, strobe calibration, etc.); n / min = 60 f f = frequency d = d; d = number of pole triplets; for the toy industry to drive various bodies or devices for small power requirements; for material testing of flexible fabrics, wires and springs.
Um das Drehfeldsystem als Rührgerät anzuwenden, kann man verschiedene Rotorarten, Membranen oder Schwingkörper verwenden. Recht leistungsfähig ist ein asynchroner Scheibenrotor oder Kreisel. Dieser besteht aus einem kreisrunden Eisenring, der auf einer Seite radiale Nuten zur Aufnahme von gut leitenden Metallstäbchen oder einer Wicklung haben kann (Bild 2). Der Eisenring wird mit seiner nutenfreien Seite in einen einem Dosendeckel ähnlichen Topf aus Kupfer (z.B.) eingesetzt. Die Stäbchen werden mit dem Topf gut verlötet oder verschweißt. Die Scheibenmitte erhält einen Laufdorn, Der senkrechte magnetische Kraftfluß des Drehfeldsystems tritt in den über diesem System liegenden Ring ein, läuft in ihm zu den Gegenpolen und erzeugt in den als Spulen wirkenden Stäbchen einen Gegenkraftfluß, der das Drehmoment erzeugt, wie das von anderen Asyn chrenläufern her bekannt ist. Dieser Rotor hat gegenüber den Wirbestrom-Hysterese-Rotoren ein bemerkenswertes Drehmoment und deshalb in Flüssigkeiten eine gute Rührwirkung. To use the rotating field system as a mixer, you can use different Use rotor types, diaphragms or vibrating bodies. One is quite powerful asynchronous disc rotor or gyro. This consists of a circular iron ring, the radial grooves on one side to accommodate highly conductive metal rods or a winding (Fig. 2). The iron ring comes with its groove-free Side inserted into a pot made of copper (e.g.) similar to a can lid. the Chopsticks are well soldered or welded to the pot. The disc center receives a running mandrel, the vertical magnetic flux of the rotating field system occurs in the ring above this system enters, runs in it to the opposite poles and generates a counterforce flow in the rods acting as coils, which generates the torque, as is known from other asynchronous runners. This rotor has opposite the eddy current hysteresis rotors a remarkable torque and therefore in liquids a good stirring effect.
Eine Abwandlung des soeben beschriebenen asynchronen Scheibenrotors ist ein solcher in flexibler Ausführung. Aus physikalischen Gründen (Kreiselwirkung bei geringer Tourenzahl, größere Leistung und Rührwirkung) muß solch ein Rotor möglichst groß im Durchmesser sein. Andererseits möchte seine Anwendung auf Enghalsgefäße ausgedehnt werden können. Beide divergierende Forderungen lassen sich nur verwirklichen, wenn ein größerer Rotor zusammenfalt oder -rollbar, oder zusammensetzbar konstruiert ist. Der zu beschreibende Kreisel erfüllt beide Forderungen. A modification of the asynchronous disc rotor just described is one with a flexible design. For physical reasons (gyroscopic effect With low number of revolutions, greater power and agitation) such a rotor must if possible be large in diameter. On the other hand, would like its application to narrow-necked vessels extended can be. Both demands diverge can only be realized if a larger rotor can be folded or rolled up, or is constructed composable. The gyro to be described meets both requirements.
Als magnetisch leitenden Kern hat er an Stelle eines Eisenringes einen solchen aus Gummi oder gummiartigem Kunststoff, welcher mit Eisen- oder Nickelstaub stark durchsetzt ist.Instead of an iron ring, it has a magnetically conductive core those made of rubber or rubber-like plastic, which with iron or nickel dust is heavily interspersed.
Anstelle der starren Metallstäbchen und dem verbindenden Blechtopf trägt er eine Spule aus Litze, die in Gummi oder gummiartigem Isolierstoff eingebettet ist. Man kann dadurch den Rotationskörper rollen, so daß er durch enge Flaschenhälse gesteckt werden kann.Instead of the rigid metal rods and the connecting tin pot he carries a coil of stranded wire embedded in rubber or rubber-like insulating material is. You can roll the body of revolution so that it through narrow bottle necks can be plugged.
Auf dem Boden einer solchen Flasche nimmt er seine plane Form wieder an und kann nun wie ein starrer Kreisel über einem Rågnetischen Drehfeld rotieren.On the bottom of such a bottle, it resumes its plane shape and can now rotate like a rigid top over a Rågnetic rotating field.
Andere Rotoren mit Rührwirkung sind einfachste plane oder konvexe wie konkave Scheiben aus ferromagnetischem Material, mit oder ohne (Rühr-)Flügel, ohne Lagerung als Kreisel laufend. Other rotors with a stirring effect are the simplest plane or convex like concave disks made of ferromagnetic material, with or without (agitator) blades, running as a gyro without storage.
Durch das Wechselkraftfeld des Drehfeldsystems wird in diesen Körpern Wirbelstrom erzeugt, der bekanntlich ein magnetisches Feld hervorruft, welches dem erregenden entgegenwirkt. Gleichzeitig wirkt die Hysterese im Material antreibend. Ist die magnetische Abstoßung größer als die Reibungskraft des Körpers auf seiner Unterlage, so setzt Drehung ein. Due to the alternating force field of the rotating field system, these bodies Eddy current generated, which is known to cause a magnetic field, which the counteracts exciting. At the same time, the hysteresis in the material has a driving effect. Is the magnetic repulsion greater than the frictional force of the body on its Base, so begins rotation.
Ahnliche Wirkungen wie die beschriebenen Rotoren hat eine Taumelmembran, welche über dem Drehfeldsystem durch eine Achse festgehalten wird (Bild 4). Sie stellt eine feststehende Membran aus relativ dünnem ferromagnetischen Material dar. Durch die wechselnde magnetische Intensität an den Polen des Systems wird die Membran immer dort am stärksten angezogen, also durchgebogen, wo zwischen zwei Polen der größte Fluß entsteht. Die Membran biegt sich somit lokal und rotierend, also taumelnd mit der Netzfrequenz durch, so daß in Flüssigkeiten, Gasen oder Stäuben eine wirksame Wirbelung entsteht, unterschiedlich zu üblichen Membranen mit Schubbewegung (Schallwaschmaschine). A wobble diaphragm has similar effects as the rotors described, which is held by an axis above the rotating field system (Fig. 4). she represents a fixed membrane made of relatively thin ferromagnetic material. Due to the changing magnetic intensity at the poles of the system, the membrane becomes always most strongly attracted, i.e. bent, where between two poles the largest river arises. The membrane thus flexes locally and rotating, i.e. tumbling with the mains frequency, so that in liquids, gases or dusts an effective Vortex is created, different from common membranes with thrust motion (sonic washing machine).
-Ein anderer Körper zur Rührung bzw. Wirbelung sowie zu Materialprüfzwecken ist eine Schwingscheibe (Bild 5). Sie besteht aus stärkerem ferromagnetischen Material als die Taumelmembran, ist aber ebenfalls fest auf seiner einseitigen oder durchgehenden Achse montiert. Die Achse besteht jedoch ganz oder teilweise aus flexiblem Material oder Spiralfedern, so daß die Scheibe über oder vor dem beschriebenen Drehfeldsystem in schlingernde Bewegung kommt und die Achse in jeder Richtung durchbiegt. Es ist dadurch einerseits eine gute Mischwirkung durch die Scheibe in irgend welchen Medien, andererseits eine besondere Art der Beanspruchung der Achse zu erzielen, die zur Materialprüfung für das Achsenmaterial herangezogen werden kann.-Another body for stirring or vortexing as well as for material testing purposes is a vibrating disc (Fig. 5). It is made of stronger ferromagnetic material than the wobble diaphragm, but is also solid on its unilateral or continuous Axis mounted. However, the axle consists wholly or partly of flexible material or spiral springs, so that the disc is above or in front of the rotating field system described comes in a lurching motion and the axle deflects in every direction. It is thus on the one hand a good mixing effect through the disc in any media, on the other hand to achieve a special type of stress on the axis, which is used for Material testing for the axle material can be used.
Das Drehfeldsystem kann auch schwimmende ferromagnetische Körper jeder Form antreiben, indem das Drehfeldsystem unsichtbar verdeckt steht, so daß der in einem Gefäß von unsichtbaren Kräften angetriebene Körper, der sich sehr langsam drehen kann, eine Effektwirkung hat (Bild 6). Durch Änderung des Abstandes System-Schwimmkörper ändert sich seine Rotationsgeschwindigkeit; durch seitliche Verschiebung des Systems wandert der Schwimmkörpeb- mit. The rotating field system can also use floating ferromagnetic bodies drive any shape by concealing the rotating field system so that the body driven by invisible forces in a vessel that moves very slowly can turn, has an effect (Fig. 6). By changing the distance between the system and the float its speed of rotation changes; by moving the system sideways the float moves with it.
Zum Antrieb leistungsarmer Geräte kann ein vor dem Drehfeldsystem laufender Abwälzrotor benutzt werden (Bild 7). Dieser besteht aus einer ferromagnetischen Scheibe, welche mit gewissem Spiel auf einer Achse gelagert ist. Die Achse steht fest, die Scheibe kippt in Richtung des stärksten magnetischen Zuges zwischen zwei Polen und wälzt sich auf ihrem Sitz ab, da der Kippvorgang in Feldrotationsrichtung mit wandert. Ändert man das Spiel in der Lagerung, so kann man stark variable Drehzahlen leicht erreichen Das Drehmoment dieses Abwälzrotors ist überraschend groß. Dies ist eine Abwandlung der vorher beschriebenen Taumelmembran. In front of the rotating field system, a running hobbing rotor can be used (Fig. 7). This consists of a ferromagnetic Disc which is mounted on an axle with a certain amount of play. The axis is standing firmly, the disc tilts in the direction of the strongest magnetic pull between two Poles and rolls on their seat as the tilting process is in the direction of field rotation with wanders. If you change the game in the storage, you can have highly variable speeds easily achieved The torque of this hobbing rotor is surprisingly high. this is a modification of the wobble diaphragm described above.
Alle beschriebenen Rotationskörper, Membranen oder Schwingkörper können mit chemisch resistenten Überzügen versehen werden. All rotating bodies, membranes or vibrating bodies described can be provided with chemically resistant coatings.
Claims (12)
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- 1974-09-17 DE DE19742444328 patent/DE2444328A1/en not_active Withdrawn
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