DE639301C - Elektromagnetischer Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Motoren mit axial nebeneinander angeordneten Magnetspulen und einem geradlinig hin und her gehenden Anker, welcher aus in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Teilen aus magnetisierbarem und nichtmagnetisierbarem Baustoff besteht, von denen die magnetisierbaren Teile von den Magnetspulen in der einen oder anderen Richtung mittelbar fortlaufend angezogen werden. Die fortlaufende Einschaltung der Spulen kann bei solchen Magnetmotoren selbsttätig auf mechanischem Wege durch die Relativbewegung zwischen dem Anker und den Spulen erfolgen.

Derartige Fortschalteinrichtungen sind bei elektromagnetischen Motoren mit axial nebeneinander angeordneten Magnetspulen an sich bekannt.

Gegenstand der Erfindung ist die besondere Ausbildung einer solchen Fortschalteinrichtung, die es ermöglicht, den Fortschaltvorgang mit absoluter Sicherheit genau in dem gewünschten Zeitpunkt erfolgen zu lassen sowie in jedem Äugenblick die Umsteuerung vorzunehmen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß für die fortlaufende selbsttätige Einschaltung der Spulen Schalter bzw. Schaltorgane verwendet werden, welche mit Hilfe von auf der Mantelfläche des Ankers vorgesehenen Nuten gesteuert werden. Der Anker kann dabei entweder mit einer nach einer Schraubenlinie verlaufenden Längsnut versehen sein, in welche ein Steuerstift eingreift, der einem kellektorartigen Schaltorgan

3£ eine drehende Bewegung erteilt. Der Anker / kann auf seiner Mantelfläche aber auch mit ' sowohl in der Längsrichtung als auch in der Achsrichtung gegeneinander versetzten Längsnuten versehen sein, welchen Steuerschalter zugeordnet sind, von denen jeder die mit ihm verbundene Magnetspule dann einschaltet, wenn ein Teil des Schalters, z. B. eine Kugel, in die Längsnut eingetreten ist.

Die Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sollen an Hand der Zeichnungen erläutert werden, von denen

Abb. ι einen Axialschnitt durch einen Elektromotor mit geradlinig hin und her gehendem Anker darstellt.

Abb. 2 entspricht in der Darstellung Abb. 1, zeigt jedoch eine andere Stellung des Ankers.

Abb. 3 ist ein Schaltbild für Abb. 1.

Abb. 4 ist das Schaltbild für Abb. 2.

Abb. 5 zeigt entsprechend Abb. 1 bzw. 2 in teilweiser, etwas vergrößerter Ausführungsform einen Teil des Elektromagnetmotors im Axialschnitt.

Abb. 6 ist das Schaltbild für Abb. 5.

Abb. 7 zeigt im Axialschnitt im Zusammenhang mit den Magnetspulen eine besondere Ausführungsform des Ankers.

In Abb. ι bis 4 ist 2 eine Lagerplatte mit einem Drehzapfen 3, welche beispielsweise an der Decke 1 eines Gebäuderaums befestigt ist. Der Drehzapfen 3 sitzt an einem Gehäuse 4, das mehrere Magnetspulen enthält. Bei dem dargestellten Beispiel sind es drei Spulen, die die Bezeichnung I, II, III tragen. Diese Magnetspulen können durch einen kollektorartigen Schalter, der später noch erläutert wird, in bestimmter Reihenfolge unter Strom gesetzt werden. Innerhalb der Magnetspulen bewegt sich der Anker, der in der Achsrichtung eine erhebliche Längenerstreckung auf-

weist. Der Anker, besteht abwechselnd aus Zonen bzw. Abschnitten aus magnetisierbarem Baustoff und: solchen.- aus - nichtmagnetisierbarem Stoff. S^a> 5^C> $^c> S^ff sind Zonen aus nichtmagnetisierbarem Stoff, 5^&, 5^d und 5^f solche aus magnetisierbarem Stoff. 5^ft ist eine Endplatte.

Der Anker ist mit einer nach einer Schraubenlinie verlaufenden Nut 6 versehen. Auf ίο dem Anker sitzt ein um die Motorachse drehbarer kollektorarti^er Schalterteil, der aus einer Büchse 8 aus Isolierstoff besteht und sich in der Nut 6 mit einem Stift 7 führt. Auf dieser Büchse sitzen drei Schleifringe 9, 10 und 11. Diesen drei Schleifringen sind Stromzuführungsschleifkörper, z.B. Kohlenbürsten 12, 130, 131, zugeordnet. Die Schleifringe 10 und 11 sind Vollringe, während der Schleifring 9 aus zwei Ringsegmenten 9" und 9^& besteht, die sich über den Umfang so verteilen, wie dies aus Abb. 3 bzw. 4 ersichtlich ist. Bei den Ringsegmenten 9° und 9* sind drei Kontaktbürsten i2^a, i2⁶ und I2^C vorhanden, die auf deren Umfang gleichmäßig verteilt sind.

An dem Lagerschild 4^tt des Gehäuses sitzt eine feste Büchse 13, die mit einer Längsaussparung 13" versehen ist. Auf dieser Büchse 13 sitzt ein Isolierring 15, der außen einen Kontaktring 15° trägt. Nach innen trägt der Isolierring 15 einen Stift 14, der sich in der vorerwähnten Ausnehmung I3^a der Büchse 13 —■--= axial verschieben kann, und auf welchen eine Druckfeder 16 einwirkt.

Auf dem Anker ist in der Büchse 13 eine zweite Büchse 136 in der Achsrichtung verschieblich gelagert, die nach innen von der Feder 16 beeinflußt wird. Der Stift 14 ist an der Hülse 13⁶ verschraubt, und demgemäß bewegt sich mit der Hülse I3^& auch der Isolierring 15 und der von diesem getragene Kontaktring 15". Auf der Hülse 13 sitzt außen ein Isolierring 17 und auf diesem ein Kontaktring 17°. Am Ende des Ankers befindet sich eine Endplatte 5^ft. Solange diese Endplatte 5^Λ gegen die Büchse 13⁶ anliegt (vgl. Abb. 1), werden die beiden Kontaktringe 17" und 15" außer Berührung gehalten. Sobald dagegen die Endplatte 5^ft sich von der Büchse 13⁶ ablöst, d. h. wenn der Anker nach rechts bewegt wird» schließen sich die beiden Kontaktringe unter Wirkung der Feder 16.

Bei der Bewegung des Ankers 5" bis $^g erhält die Kollektorbüchse & durch den Steuerstift 7 eine Drehbewegung.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung ist nun folgende:

Es sei von der Stellung nach Abb. 1 bzw. 3

ausgegangen. In dieser Stellung ist, wie aus dem Schaltbild in Abb. 3 hervorgeht, die Magnetwicldung I durch die Leitung 18 an den Pluspol des Netzes angeschlossen. An die Wicklung 1 schließt sich dann eine Leitung 19 an, die zur Schleifbürste I2^ß führt. Diese Bürste liegt bei der Stellung nach Abb. 3 eben am Anfang des Schleifringsegments g^b, das durch eine Leitung 20 mit dem vollen Schleifring 10 verbunden ist. Dieser Ring 10 ist seinerseits sdurch seine Schleifbürste 130 und die an diese anschließende Leitung 21 mit einem Kontakt 22 verbunden. Diesem Kontakt 22 ist ein beweglicher Kontaktarm 23 zugeordnet, der, wenn der Anker nach rechts bewegt werden soll, gleichzeitig mit dem Einschalten des Motors z. B. durch ein Relais 24 betätigt wird. Der Schaltarm schließt dann mit seinem Drehpunkt an eine Leitung 25 an, die zum Netzminuspol führt. Gegenüber dem Kontakt 22 ist ein Gegenkontakt 26 angeordnet, derart, daß der Schaltarm 23 abwechselnd auf den Kontakt 22 oder den Kontakt 26 gelegt werden kann.

Bei der in Abb. 3 dargestellten Stellung liegt der Schaltarm 23 auf dem Kontakt 26. Von dem Kontakt 26 führt eine Leitung 27 zur Schleifbürste 131 und damit zum Schleifring 11. In diese Leitung ist ein Ausschalter gelegt, der in Abb. 3 mit 28 bezeichnet ist und den Kontaktringen I5^ß, i7^a entspricht. Dieser Schalter ist bei · der in Abb. 3 gezeichneten Stellung offen, d. h. die Kontaktringe 15" und 17" haben zunächst keine Verbindung. Zwischen dem Ringsegment g^a und dem Schleifring 11 besteht eine Verbindungsleitung 29. Die Schleifbürste I2^C liegt in dem in der Zeichnung festgehaltenen Augenblick zwischen ν den Ringsegmenten 9" und g^b, und dieser Zwischenraum ist so groß, daß die Schleifbürste bei der Bewegung des Kollektors, die in Richtung des Pfeiles 30 erfolgt, für kurze Zeit weder mit dem einen noch mit dem anderen Ringsegment Berührung hat.

Wird nun dadurch, daß das Relais 24 Strom erhält, der Schaltarm 23 in die andere Stellung übergeführt, d. h. mit dem Kontakt 22 in Berührung gebracht, so wird zunächst die Spule I durch die Leitungen i8, 19, die Schleifbürste 12⁰, das Kollektorsegment γ, die Leitung20, den Schleifring 10, die Schleifbürste 130, die Leitung 21, den Kontakt 22, Schaltarm 23 und die Rückleitung 25 zum Netz Strom erhalten. Damit wird die Spule I wirksam, und sie zieht den aus magnetisierbarem Stoff bestehenden Ankerteil 5' an, so daß dieser in ihren Bereich gezogen wird. Es kommt dann die Stellung nach Abb. 2 zustande, die dem Schaltschema nach Abb. 4 entspricht. In dieser letzteren Stellung ist die Leitung 19 der Spule I vom Kollektor abgeschaltet, da die Schleifbürste I2° in dem Zwischenraum zwischen den Kollektorsegmenten 9" und 9⁶ Hegt.

Dagegen ist die Spule II durch die Leitung 18 und eine Leitung 31, die zu der Schleifbürste i2^b führt, mit dem Kontaktsegment g^!> verbunden, das seinerseits über die Leitung 20 an den Schleifring 10 angeschlossen ist. Durch die Schleifbürste 130 und die Leitung 21 ist damit eine Rückleitung zum Minuspol des Netzes durch den Kontakt 22 und den Schaltarm 23 gegeben, der, wenn der elektromagnetische Motor eingeschaltet ist und der Anker sich nach rechts bewegt, in seiner rechten Endstellung liegt.

Abb. 2 im Zusammenhang mit dem Schaltbild nach Abb. 4 stellt also den Augenblick dar, in dem die Spule I eben stromlos geworden ist und dafür die Spule II Strom erhalten hat, so daß die Kontinuität der Vorwärtsbewegung gewährleistet ist. Bei der damit gegebenen Weiterbewegung des Ankers und die hieraus resultierende Steuerbewegung des Kollektors wird dann demnächst die Spule III unter Strom gesetzt usf.

Die Rückwärtsbewegung vollzieht sich in umgekehrter Reihenfolge, und zwar erfolgt die Rückwärtsbewegung selbsttätig, sobald das Relais aus der in Abb. 4 gezeichneten Stellung wieder in die Stellung nach Abb. 3, d. h. der Hebel 23¹ zur Anlage am Kontakt 26 gelangt. Der Schalter 28 ist geschlossen, bis die in Abb. 1 dargestellte Anfangsstellung erreicht ist. Die Rückwärtsbewegung kann aus jeder Stellung des Ankers erfolgen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 und 6 geschieht die Steuerung der Magnetspulen im Gegensatz zu der Kollektorsteuerung mit der nach einer Schraubenlinie verlaufenden Nut (Abb. 1 bis 4) durch eine Nutensteuerung mit geraden Längsnuten, und zwar weist der wiederum abwechselnd aus Zonen aus magnetisierbarem und aus nichtmagnetisierbarem Material bestehende Anker auf seiner Mantelfläche Längsnuten auf, die sowohl in der Umfangsrichtung als auch in der Achsrichtung gegeneinander versetzt sind.

Diese Längsnuten sind in der Zeichnung mit 32", 32⁶, 32^C, 32^d bezeichnet. Den Nuten sind entsprechend der Zahl der Magnetspulen (I, II, III) drei auf dem Umfang verteilte Schalteinrichtungen zugeordnet, die in einem Ring 33 aus Isoliermasse untergebracht sind. Den Nuten 32« bis 32^ sind Kugeln 34, 35 und 36 aus nichtmagnetisierbarem Baustoff zugeordnet, die in der Größe so bemessen sind, daß sie in die Nuten einzutreten vermögen.

Die Kugeln stehen je unter Wirkung von Druckfedern 37, die durch einen Federteller 38 auf die Kugeln einwirken, während sich die Federn nach außen gegen eine Platte 39 abstützen. Mit dem unteren Federteller 38 ist eine Steuerspindel 40 verbunden, die an ihrem oberen Ende eine Platte 41 trägt. Auf dieser Platte 41 liegen die Enden eines Kontakthebelpaares 42, 43 auf, derart, daß beim Eintreten der Steuerkugel in die in ihren Bereich gelangende Nut jeweils die betreffenden Kontakthebel 42 und 43 geschlossen werden. Die Kontakthebel tragen auf ihrer nach innen gerichteten Seite Kontaktkörper, die mit 42" bzw. .43" bezeichnet sind. Diesen Kontaktkörpern sind Gegenkontakte zugeordnet, die die Bezeichnung 42*, 43* tragen. Es sind nun drei solche Kontaktsysteme vorhanden, von denen je eines den Steuerkugeln 34, 35, 36 zugeordnet ist.

Bei dem Schaltbild entsprechend Abb. 6 ist das obere Kontaktsystem, das aus den federnden Kontakthebeln 42, 43 und den Kontaktkörpern 42°, 43^B bzw. 42*, 43⁶ besteht, vom Strom durchflossen. Dagegen sind die beiden anderen Kontaktsysteme stromlos. Bei diesen anderen Kontaktsystemen tragen die zusammengehörigen Kontakthebel die Bezeichnung 44 und 45 sowie 46 und 47. Die zugehörigen Kontaktkörper tragen die Bezeichnung 44°, 45«, 44^&, 45» bzw. 46«, 47«, 46», 47*.

Die drei Magnetwicklungen, die mit II, III und I bezeichnet sind, liegen durch eine gemeinsame Leitung 48 an dem Pluspol der Netzleitung. Dann ist die Spule I durch eine Leitung 49, die sich in zwei Leitungen 50 und 51 verzweigt, einerseits an den Kontakt 42" und 42⁶, andererseits an den Kontakt 47° angeschlossen. Die Spule III ist durch eine Leitung 52, die sich in zwei Leitungen 53 und 54 verzweigt, einmal an den Kontakt 45^ß> andererseits an den Kontakt 46° angeschlossen.

Die Spule II ist durch eine Leitung 55, die sich in die Leitungen 56 und 57 verzweigt, mit den Kontakten 43" und 44° verbunden. Bei der in Abb. 6 dargestellten Stellung liegt die Kugel 34 in der Nut 32*, und zwar ist in der zugehörigen Abb. 5 der Beginn der Bewegung in Richtung des Pfeiles 58 (nach rechts) dargestellt. Die beiden Kontaktsysteme 43°, 43^& und 42*, 42* sind wirksam. Die Verbindung ist jedoch nur durch das Kontaktsystem 43°, 43* hergestellt. Die Spule II ist von Strom durchflossen, und zwar ist durch das Kontaktsystem 43«, 43* die Leitung 55 und die Leitung 48, die Spule II an den Pluspol des Netzes angeschlossen. Von dem Kontaktkörper 43^s führt eine Leitung 59 zu dem einen Kontakt 60 des Schalters, dessen Schaltarm in Abb. 6 mit 61 bezeichnet ist und der mit seiner Schwenkachse an die Minusnetzleitung 62 angeschlossen ist. Der Schaltann kann, wie bei der Ausführung nach Abb. 3 und 4, unter Wirkung einer Relaisspule stehen, die mit 63 bezeichnet ist.

Mit der vorerwähnten Leitung 59> die von dem Kontaktkörper 43* zum Schalter 61, d. h. über, dessen Kontakt 60 führt, ist außerdem

der Kontaktkörper 45* über eine Leitung 64 verbunden.

Von dem Kontaktkörper 42^s führt eine Leitung 65 über einen Schalter 66 zu dem Kon-S taktkörper 6γ, der den Gegenkontaktkörper zu dem Kontakt 60 bildet, d. h. zu der anderen Stellung des Schaltarmes 6r. Diese Leitung 65 ist durch eine Verbindungsleitung 68 angeschlossen an den Kontaktkörper 4&>. Ferner ist der Kontaktkörper 47* durch eine Verbindungsleitung 69 mit der Leitung 59 verbunden, die vom Kontaktkörper 43^& zum Schalter 61 führt. Von dem Kontaktkörper 44* führt eine Verbindungsleitung 70 zu der Leitung

65, welch letztere den Kontaktkörper 42^s mit dem Kontaktkörper 67 des Schalters 61 verbindet.

Bei der in Abb. 6 dargestellten Stellung ist • also die Spule II durch das Kontaktsystem

ao 43^a, 43^& von Strom durchflossen. Bei der Bewegung des Ankers in Richtung des Pfeiles 58 gleitet die Steuerkugel 34 in der Nut 32^s. Unmittelbar nachdem das Ende der Nut erreicht ist, fällt die Kugel, 36 in die Nut 32°

a5 ein, so daß die Kontaktkörper 44", 43^ und 45^Ö> 45^& wirksam werden. Damit wird die Spule III unter Strom gesetzt.

Abb. 7 zeigt eine besondere Ausbildung des Ankers, die in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung der Fortschalteinrichtung die Erreichung eines erhöhten Anzugsmoments ermöglicht, welches hierbei

"";- von besonderer Bedeutung ist. Hierfür wird gemäß dieser weiteren Ausführungsform der Erfindung die erste Zone, des Ankers aus magnetisierbarem Baustoff und die darauffolgende Zone aus nichtmagnetisierbarem Baustoff im Gegensatz zu den folgenden längeren Zonen je genau gleich einer Spulenlänge gemacht, wodurch erzielt wird, daß zu Beginn der Vorwärtsbewegung des Ankers zwei Spulen gleichzeitig auf zwei getrennte Ankerzonen einwirken und sich hierdurch eine Vergrößerung des Anzugsmoments ergibt, während in der Folge in jedem Augenblick immer nur eine Zone unter dem Einfluß einer Spule steht.

In der Abbildung ist mit 86 ein Ankerteil aus magnetisierbarem Material, mit 87 ein solcher aus" nichtmagnetisierbarem Material und mit 88 wieder eine Zone aus magnetisierbarem Material bezeichnet. Die Ankerteile 87, 88 sind wesentlich kürzer als der Teil 86.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Elektromagnetischer Motor mit einer Anzahl von axial nebeneinander angeordneten Magnetspulen und einem geradlinig hin und her gehenden Anker, welcher aus in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Teilen bzw. Zonen aus magnetisierbarem und nichtmagnetisierbarem Baustoff besteht, von denen die magnetisierbaren Teile von den Magnetspulen in der einen oder änderen Richtung mittelbar fortlaufend angezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufende Einschaltung der Spulen selbsttätig durch ' Schalter bzw. Schaltorgane erfolgt, welche mit Hilfe von auf der Mantelfläche des Ankers vorgesehenen Nuten gesteuert werden.
2. 2. Elektromagnetischer Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker mit einer nach einer Schraubenlinie verlaufenden Längsnut (6) versehen ist, in welche ein Steuerstift (7) eingreift, der einem kollektorartigen Schaltorgan (8,9,10,11) eine drehende Bewegung erteilt (Abb. 1 bis 4).
3. 3. Elektromagnetischer Motor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker auf seiner Mantelfläche mit sowohl in der Umfangsrichtung als auch in der Achsrichtung gegeneinander versetzten Längsnuten versehen ist, welchen Steuerschalter zugeordnet sind, von denen jeder die mit ihm »verbundene Magnetspule dann einschaltet, wenn ein Schalterteil (34, 35, 36) in eine Längsnut (32°, 32^& _r 32^C oder 32^) eingetreten ist (Abb. 5 und 6).
4. 4. Elektromagnetischer Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerschalter mit zwei verschiedenen Magnetspulen verbunden ist, von denen jeweils eine je nach der vorhandenen bzw. gewünschten Bewegungsrichtung des Ankers von Strom durchflossen wird.

   S- Elektromagnetischer Motor nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ankerzone aus magnetisierbarem Baustoff und die darauffolgende Zone aus nichtmagnetisierbarem Baustoff zur Erzielung eines größeren Anzugsmoments kürzer als die folgenden Zonen sind (Abb. 7).

   6'. Elektromagnetischer Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ankerzone aus magnetisierbarem und nichtmagnetisierbarem Baustoff hinsichtlich ihrer axialen Länge je gleich einer Spulenlänge ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen