DE912481C - Elektromagnetischer Schwingmotor, der Schwingungen mit Netzfrequenz erzeugt - Google Patents

Elektromagnetischer Schwingmotor, der Schwingungen mit Netzfrequenz erzeugt

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DE912481C
DE912481C DEI4337A DEI0004337A DE912481C DE 912481 C DE912481 C DE 912481C DE I4337 A DEI4337 A DE I4337A DE I0004337 A DEI0004337 A DE I0004337A DE 912481 C DE912481 C DE 912481C
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DE
Germany
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armature
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teeth
vibrating motor
poles
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DEI4337A
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English (en)
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Dipl-Ing Enrique List
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IAITEMIA SOC DE RESPONSABILIDA
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
    • H02K33/04Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

  • Elektromagnetischer Schwingmotor, der Schwingungen mit Netzfrequenz erzeugt Während die primitiven Konstruktionen von elektromagnetischen Schwingmotoren als Anker eine Flachfeder hatten, welche durch die elektromagnetische Kraft im Rhythmus der Wechselspannung angezogen wird, gibt es neuere Konstruktionen, die eine viel größere Leistung haben. Eine Gruppe dieser neueren Schwingmotoren ist durch die Verwendung eines Schubankers gekennzeichnet, d. h. eines Ankers, der sich seitwärts entlang den Polflächen des Ständers und damit senkrecht zur Richtung der aus den Ständerpolen austretenden Kraftlinien bewegt, ohne die Polflächen jedoch zu berühren, wobei der Anker eine magnetische Brücke zwischen den Ständerpolen bildet. Eine Besonderheit dieser an sich bekannten Konstruktion ist, daß die Pole und der Anker des Elektromagneten mehrere Zähne haben, womit man eine Erhöhung der Schubkraft bei Niedrighaltung der Amplitude erreicht.
  • Alle die Anordnungen haben eine Schwingfrequenz gleich der doppelten Wechselstromfrequenz, d. h. sie schwingen mit Ioo Hz, da der Anker bei jeder Halbwelle des Wechselstromes angezogen wird, während eine Arbeitsfeder den Anker wieder zurückzieht, wenn sich die Wechselstromkurve dem Wert Null nähert.
  • Die Frequenz von Ioo Hz ist für technische An wendungen aber in vielen Fällen zu hoch. Um sie auf 5o Hz zu verringern, pflegt man mit polarisierten oder elektrodynamischen Systemen zu arbeiten. Ein anderes Verfahren zur Erzeugung einer Schwingung von 5o Hz besteht darin, daß man jeweils eine Halbwelle vermittels einer Gleichrichterröhre unterdrückt, was wiederum den Nachteil hat, daß das Eisen magnetisch nur in einer Richtung ausgenutzt wird.
  • Die vorliegende Erfindung gestattet, eine 5o-Hz-Schwingung ohne das Hilfsmittel der elektromagnetischen Polarisation sowie ohne Unterdrückung einer Halbwelle zu erzeugen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet einen Schubanker besitzt, daß die Pole des Elektromagneten sowie die des Ankers gezahnt sind, daß der Anker mit allen seinen Zubehörteilen mechanisch auf eine in Nähe der Netzfrequenz liegende Frequenz abgestimmt ist und die neutrale Stellung des Ankers mit Bezug auf die Pole des Elektromagneten so ist, daß die Ankerzähne auf Lücken der Ständerpolzähne stehen. Hiermit erreicht man eine 5o-Hz-Schwingung unter völliger Ausnutzung des Eisenkreises in beiden Bewegungsrichtungen des Ankers sowie eine beträchtliche Verminderung der Federbelastung. Man erreicht die 5o-Hz-Frequenz auch, wenn die Eigenfrequenz des Ankers und seiner Zubehörteile, die mit ihm schwingen, unter Umständen nicht unerhebliche Abweichungen von 5o Hz haben.
  • Die Besonderheit der Konstruktion, daß die Ankerzähne auf Lücke der Ständerpolzähne stehen, bringt es mit sich, daß der Ständer einen Zahn mehr als der Anker hat. Auch ist es möglich, daß jeder Ständerpol einen Zahn weniger als der Anker hat, wobei sich in diesem Falle jeder Ständerzahn gegenüber einer Zahnlücke des Ankers befindet.
  • Ein Sonderfall des neuen Schwingmotors ergibt sich, wenn man die Zahnzahl der Anker- und Magnetpole gleich groß macht. In diesem Falle wird die magnetische Kraft in der einen Arbeitsrichtung etwas größer als in der anderen.
  • Um die schwingenden Massen so klein wie möglich zu halten, dimensioniert man das Volumen und das Gewicht des Ankers so, daß sie lediglich einen kleinen Teil des Gesamtgewichts des magnetischen Kreises bilden.
  • Verschiedene Ausführungsformen der Erfindungsidee sind in den Zeichnungen abgebildet und werden weiter unter beschrieben. Alle diese Ausführungsformen haben die Besonderheit gemein, daß der oder die Anker auch aus Eisenstücken bestehen können, da es nicht unbedingt erforderlich ist, daß sie aus Blechpaketen gebildet sind. Außerdem haben sie die Besonderheit, daß die Luftspalte und der Anker sich sehr nahe an der Wicklung oder sogar sich innerhalb dieser befinden, wodurch der magnetische Streufluß auf ein Minimum reduziert wird.
  • Abb. I stellt eine Ausführung der Erfindung dar, in welcher I und 2 die Pole eines Elektromagneten von beliebiger Form sind, welche je vier Zähne 3 bis Io aufweisen. Auch der Anker ist gezahnt und setzt sich aus einer Anzahl von Platten II, I2 und I3 zusammen, d. h. er hat einen Zahn weniger als die Ständerpole. Die Ankerzähne sind unter sich durch die Stange I4 verbunden, die ihrerseits an der Flachfeder I5 befestigt ist. Diese Feder dient als Lagerung und elastische Aufhängung und erlaubt dem Anker nur eine Bewegung in Längsrichtung.
  • Mit der Feder I5 ist ein Werkzeughalter I6 verbunden, der bei anderen Anwendungen des Motors durch andere Maschinenelemente ersetzt werden kann, wie z. B. durch den Kolben einer Pumpe oder der Reibefläche eines Poliergerätes.
  • Das System, das durch die Platten II, I2 und I3, die Stange I4, die Feder I5 und den Werkzeughalter I6 gebildet wird, ist auf eine Eigenfrequenz von ungefähr 5o Hz abgestimmt, die jedoch auch zwischen etwa 2o und 75 Hz schwanken kann.
  • Frequenzen, die sehr weit unter 5o Hz liegen, können vorteilhaft sein, weil die Federn um so mehr entlastet werden, je mehr die Eigenfrequenz des Systems abnimmt, wobei das magnetische Feld und seine Kräfte in gewisser Weise einen Teil der Aufgaben der Federn übernehmen.
  • Die neutrale Stellung des Ankers, die in der Abbildung zu sehen ist, besteht darin, daß seine Zähne auf Lücke der Ständerpolzähne stehen.
  • Wenn man den Elektromagneten an eine Wechselstromquelle anschließt, entsteht zwischen den Polen I und 2 eine magnetische Spannung, und die Platten II, I2 und I3 des Ankers haben das Bestreben, eine Stellung einzunehmen, wo sie eine magnetische Brücke zwischen den gegenüberstehenden Ständerpolzähnen bilden. Wenn beim Auftreten der ersten Halbwelle des Wechselstromes der Anker sich z. B. einen Schritt nach links bewegt, so bildet seine Platte II eine magnetische Brücke zwischen den Zähnen 3 und 7, während die Platte I2 eine Brücke zwischen den Zähnen 4 und 8 und die Platte I3 eine Brücke zwischen den Zähnen 5 und 9 bildet.
  • Wenn der Wechselstrom sich dem Wert Null nähert, wird die Feder I5 den Anker in die neutrale Stellung zurückziehen, die in Abb. I gezeigt ist. Die darauffolgende negative Halbwelle des Wechselstromes magnetisiert wiederum den Elekromagneten, und der Anker, der sich schon in Bewegung nach rechts befindet, wird diese Bewegung fortsetzen, bis die Platte II eine magnetische Brücke zwischen den Polzähnen 4 und 8 bildet bzw. die Platte 12 zwischen den Zähnen 5 und 9 und die Platte 13 zwischen den Zähnen 6 und io.
  • Wenn der Wechselstrom sich wieder dem Wert Null nähert, wird die Feder 15 den Anker wiederum in seine neutrale Stellung zurückziehen, d. h. ihn nach links bewegen. Der Anker wird sich in diesem Sinne so weit bewegen, bis er wieder die Stellung einnimmt, wo die Platte i i den Ständerzähnen 3 und 7 gegenübersteht, wenn der Strom seinen Höchstwert erreicht hat. Die so erzeugte Frequenz ist 50 Hz oder allgemein gesagt gleich der Frequenz des Wechselstromes.
  • Die Anzahl von vier Zähnen an jedem Pol, wie sie in Abb. i dargestellt sind, stellt ein Beispiel dar. da erfindungsgemäß diese Zahl eine lieliehigt° ganze Zahl sein kann, die größer als Eins ist: I):- Möglichkeit, die Zahl der Zähne zu verändern, hat den Vorteil, die Charakteristik des Schwingmotors zu ändern, weil bei der Erhöhung der Zahnzahl, bezogen auf eine bestimmte Erregerpollänge, der Hub des Ankers kleiner wird und die Schubkraft sich erhöht, während bei einer Verringerung der Zahnzahl der Ankerhub größer wird und die Kraft sich verringert.
  • Die Abb. 2 und 3 stellen Ausführungsbeispiele dar, bei denen das Ständerblechpaket die Form eines U hat, zwischen dessen Polen sieh der Anker befindet.
  • In Abb. 2 haben die Pole I und 2 des Elektromagneten, welcher die Spulen I7 und I8 trägt, einen kleinen Querschnitt und bilden gewissermaßen zwei sich gegenüberstehende Zähne. Der Anker ist durch die beiden Platten I9 und 2o gebildet, die durch die Stange 2I verbunden sind. Diese Stange ist ihrerseits in Verbindung mit einer Arbeitsfeder und einem Werkzeughalter oder einem beliebigen anderen Arbeitselement, welche weder in der Abb. 2 noch in den folgenden Abbildungen abgebildet sind.
  • Die gezeichnete Stellung in allen Abbildungen ist die neutrale Stellung des Ankers, und die Art des Funktionierens ist die gleiche, wie sie schon bei Abb. I erklärt wurde.
  • Abb. 3 zeigt einen Schwingmotor ähnlich dem der Abb. 2, jedoch mit dem einzigen Unterschied, daß jeder seiner Pole (I und 2) zwei Zähne statt eines Zahns hat, während der Anker nur eine Platte 22 besitzt, die mit der Stange 23 in Verbindung steht, welche die Kraft auf das Werkzeug überträgt.
  • Die Abb. 4 zeigt eine Ausführung der Erfindung, in welcher das Ständerblechpaket 24 die Form eines Manteltransformators hat, dessen Kern eine gezahnte Öffnung 25 aufweist, in welcher sich der Anker befindet, der im gezeichneten Ausführungsbeispiel durch die beiden mit der Stange 28 verbundenen Platten 26 und 27 gebildet wird. Die Pole 29 und 3o des Ständers haben jeder drei Zähne. Wenn man die Spulen 3I und 32 mit der Wechselstromquelle verbindet, bewegt sich der Anker in Längsrichtung auf dieselbe Weise, wie schon anläßlich der Abb. I beschrieben worden ist.
  • Die Abb. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Ständer aus zwei länglichen mit den Spulen 35 und 36 versehenen Eisenblechpaketen 33 und 34 gebildet wird. Zwischen den Enden der Eisenblechpakete, die vier Pole mit je vier Zähnen bilden, sind die Anker angebracht, die je durch drei Eisenblechpakete 37, 38 und 39 auf der einen Seite bzw. 40, 4I und 42 auf der anderen Seite gebildet werden. Erfindungsgemäß können die Anker sich in gleichförmigem Sinne bewegen, wobei sie durch entsprechende Anordnungen miteinander verbunden sind.
  • Die Angabe der Frequenz von 5o Hz in der vorliegenden Beschreibung gilt für den Fall, daß das Wechselstromnetz die Frequenz 5o hat. Dort, wo die Netzfrequenz nicht 5o Hz beträgt, müssen die angegebenen Zahlen analog abgeändert werden.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Elektromagnetischer Schwingmotor, der Schwingungen mit Netzfrequenz erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet einen Schubanker besitzt, daß die Pole des Elektromagneten sowie die des Ankers gezahnt sind, wobei der Anker mit allen seinen Zubehörteilen mechanisch auf eine in Nähe der Netzfrequenz liegende Frequenz abgestimmt ist und die neutrale Stellung des Ankers mit Bezug auf die Pole des Elektromagneten so ist, daß die Ankerzähne auf Lücke der Ständerpolzähne stehen.
  2. 2. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Ständer- und Ankerzähnezahl gleich Eins ist.
  3. 3. Elekromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht und Volumen des Ankers nur einen kleinen Teil des Gesamtgewichts bzw. des Volumens des magnetischen Kreises betragen.
  4. 4. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ständerblechpaket die Form eines U hat, zwischen dessen Polen der Anker angeordnet ist.
  5. 5. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ständerblechpaket die Form eines Manteltransformators hat, dessen Kern eine gezahnte Öffnung hat, in der sich der Anker befindet.
  6. 6. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer aus zwei länglichen, parallel angeordneten und mit Spulen versehenen Eisenblechpaketen besteht, zwischen deren äußeren, die Pole bildenden Enden Anker angeordnet sind.
  7. 7. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker aus Eisenstücken bestehen. B.
  8. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Luftspalte und der Anker in unmittelbarer Nähe der Wicklungen befinden.
  9. 9. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Luftspalte und der Anker innerhalb der Spulen befinden. io. Elektromagnetischer Schwingmotor nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, da.ß die neutrale Stellung des Ankers mit Bezug auf die Pole des Elektromagneten so ist, d,aß die Ankerzähne nicht genau auf Lücke der Ständerpolzähne stehen., sondern etwas außerhalb der Mitte zwischen diesen Zähnen stehen.
DEI4337A 1951-03-27 1951-07-03 Elektromagnetischer Schwingmotor, der Schwingungen mit Netzfrequenz erzeugt Expired DE912481C (de)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1038074B (de) * 1954-10-15 1958-09-04 Friedrich Bayer Aus dem Wechselstromnetz gespeister und mit halber Netzfrequenz schwingender elektromagnetischer Kompressor, insbesondere fuer Kleinkaeltemaschinen
DE1063268B (de) * 1955-11-15 1959-08-13 Philips Nv Schwingender Frequenzumformer
DE1141370B (de) * 1959-12-02 1962-12-20 Rudibert Goetzenberger Dipl In Elektromagnetischer Schwingankermotor
DE1257288B (de) * 1956-11-26 1967-12-28 Bendix Corp Elektromagnetischer Selbstunterbrecher
DE1267094B (de) * 1959-07-10 1968-04-25 Karl Schwartmann Membran-Pumpe zur Foerderung von fluessigen oder gasfoermigen Medien
DE2508442A1 (de) * 1975-02-27 1976-10-21 Simms Group Res Dev Ltd Elektromagnetische vorrichtung
US4512339A (en) * 1981-04-24 1985-04-23 Mcshirley Products, Inc. Percussor application

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