DE1613050C - Elektrischer Schwingankermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwingankermotor, dessen polarisierter Anker mit einem Klinkengetriebe mit zwei Klinkenrädern zum Umwandeln der Schwingbewegung in eine fortlaufende Drehbewegung gekuppelt ist.

Es gibt Programmsteuervorrichtungen zur automatischen Steuerung elektrischer Haushaltmaschinen, insbesondere Waschmaschinen, die die Verwendung mehrerer von der Bedienungsperson wählbarer Programme gestatten. Diese Vorrichtungen besitzen allgemein von Nocken- oder Steuerscheibengruppen betätigbare Kontakte, die einerseits die Steuerung verschiedener Funktionsteile der Maschine sicherstellen und andererseits taktweise Impulse zur Steuerung der entsprechend vorgewählten Dauer der gewünschten Arbeitsgänge geben.

Um im geeigneten Augenblick jede der Nockenoder Steuerscheibengruppen antreiben zu können, die im allgemeinen mit unterschiedlicher Drehzahl umlaufen oder zumindest nicht immer gleichzeitig umlaufen, wurden schon viele Vorschläge gemacht. Diese sind zwar technisch brauchbar, haben aber den Nachteil, daß sie für die bei Haushaltmaschinen angestrebte Wirtschaftlichkeit zu kompliziert und zu teuer sind.

Bei den bekannten. Ausführungen wird entweder jede Nocken- oder Steuerscheibengruppe von einem besonderen Motor angetrieben, wobei die Drehbewegungen der Nocken- oder Steuerscheibengruppen über eine elektromagnetische Kupplung von der Drehung einer ersten oder Hauptgruppe abhängen, oder es wird ein einziger Motor verwendet, der über ein mehr oder weniger kompliziertes elektromechanisches System von fragwürdiger Betriebssicherheit jeweils mit der einen oder anderen Nocken- oder Steuerscheibengruppe gekuppelt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für den genannten Zweck einen einfach anwendbaren, wirtschaftlichen Synchronmotor zu schaffen, mit dem für den gewünschten Augenblick ein getrennter Antrieb des einen oder anderen von zwei Abtriebsgliedern mit gegebenenfalls sehr verschiedener Drehzahl ermöglicht wird.

Die Erfindung geht dabei von einem elektrischen Schwingankermotor aus, wobei* die von diesem mit' einem polarisierten Anker erzeugte Schwingbewegung mittels eines Klinkengetriebes mit zwei Klinkenrädern in eine fortlaufende Drehbewegung umgeformt wird (britische Patentschrift 623 039).,

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß zur sprunghaften Drehzahländerung eine Schaltklinke zwischen einem äußeren Klinkenrad mit Innenverzahnung und einem inneren Klinkenrad mit Außenverzahnung angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude entweder mit dem inneren oder mit dem äußeren Klinkenrad in Eingriff gebracht wird.

Klinkengetriebe zum Zwecke der Drehzahländerung sind an sich bekannt (britische Patentschrift 351897 und deutsche Patentschrift 1051104). Ein bekanntes Klinkengetriebe besteht z. B. aus einem mit Schaltklinken besetzten, umlaufenden Rotor, dessen Schaltklinken in ein exzentrisch verschiebbares ringförmiges Klinkenrad eingreifen, das seinerseits Schaltklinken aufweist, die ständig mit einem zum Rotor konzentrisch angeordneten größeren Klinkenradring in Eingriff itehen. Je nach der exzentrischen Verschiebung des mittleren Klinkenrade· ergeben sich unterschiedliche Schrittlängen bzw. Drehzahlen. Bei einem anderen Klinkengetriebe werden mittels einer einzigen Kurbel zwei verschiedene Klinkenräder über Schaltklinken angetrieben, die auf unterschiedlichen Umlaufradien angeordnet sind und entsprechend unterschiedliche Schaltwege bestreichen. Im vorliegenden Falle steht die Schaltklinke lediglich jeweils mit einem der beiden Klinkenräder in Eingriff.

ίο Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfiridungsgemäßen Schwingankermotors besteht darin, daß zur Änderung der Schwirigungsamplitude in bekannter Weise ein mit der Erregerwicklung in Reihe geschalteter Widerstand überbrückt wird. Diese Maßnähme ist an sich bekannt bei Geräten zur Erzeugung von Schwingungen in Flüssigkeiten, z. B. Waschmaschinen, wo, wenn sie ohne Transformator betrieben werden, die Spannung durch einen Vorschaltwiderstand oder eine Drosselspule herabgesetzt

ao werden kann (deutsche Patentschrift 888 940).

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Anker mit dem Ständer über elastische Mittel verbunden ist und die Eigen- ¹V schwingungszahl der gefederten Masse in an sich

a5 bekannter Weise auf Resonanz mit der Erregerfrequenz abgestimmt ist. Diese Maßnahme ist ebenfalls an sich in Verbindung mit einem Antrieb für Kleinkompressoren bekannt (deutsche Patentschrift 584 764). Sie eignet sich im vorliegenden Falle ebenfalls in besonderem Maße.

Vorteilhaft ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Schaltklinke elastischen Mitteln ausgesetzt ist, die sie mit dem einen der beiden Klinkenräder in Eingriff halten, wenn der Anker mit geringer Amplitude schwingt, und daß die Schaltklinke einen zusätzlichen Arm besitzt, der, wenn der Anker mit großer Amplitude schwingt, mit einem ortsfest im Ständer angeordneten Stift zusammenwirkt und die Schaltklinke entgegen den vorgenannten elastischen Mitteln so auslenkt, daß sie mit den Zähnen des anderen Klinkenrades in Eingriff kommt.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Anker aus einem 'unmagnetischen, die Schaltklinke tragenden Flansch und einem mit diesem einstückig verbundenen, ebenfalls unmagnetischen Nabenteil besteht, das einen ringförmigen Ankermagneten trägt.
.. Wenn bei einem solchen Motor der Arm der^Schaltklinke eine abgesetzte Anlagefläche besitzt, die bei einer geeigneten Amplitude während der Rückschwingung gegen den ortsfesten Stift od. dgl. am Ständer anstößt, hebt diese Anlagefläche die Schaltklinke von demjenigen Klinkenrad ab, mit dem sie normalerweise in Eingriff steht, und schwingt in eine Stellung, in der sie in die Verzahnung des anderen Klinkenrades eingreift. Während der Halbperiode der Vorwärtsschwingung greift dann die mit zwei Klinkenzähnen versehene Schaltklinke mit einem dieser Zähne je nach ihrer Stellung in die Verzahnung des einen oder anderen Klinkenrades ein.

Erhält die Erregerwicklung des Motors, z. B. über einen geeigneten Widerstand bei geöffnetem Unterbrecher eine geringe Spannung, so ist die Schwingungiamplitude des Schwingsystems etwas größer als die Zahnteilung des mit einer größeren Anzahl Zähne besetzten Klinkenrades, das allein, und zwar mit geringer Drehzahl, angetrieben wird.

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Wird dann der Widerstand im Erregerwicklungs- Ende besitzt die Schaltklinke 2 Zähne 8 α und 8 b,

kreis durch Schließen des Unterbrechers kurzge- die ein Maul bilden.

schlossen, so wird die Erregerwicklung mit voller Der radiale Arm 6 d ist hinsichtlich seines VoIu-

Spannung beaufschlagt, wobei sie eine beträchtlich mens und seiner Form so ausgebildet, daß er die

größere Energie aufnimmt (proportional zum Qua- 5 Unwucht des Armes 6 c, der Achse 7 und der Schalt-

drat der Spannung). Zugleich wird dabei die Schwin- klinke 8 ausgleicht. Er besitzt einen Zapfen 10, an

gungsamplitude des Schwingsystems erheblich ver- dem zwei identische Federnil (Fig. 2) angreifen,

größert. Dabei kommt die abgesetzte Anlagefläche die an den Stellen 2 α an dem Deckel 2 abgestützt

am rückwärtigen Arm der Schaltklinke mit dem sind. Der Deckel 2 besitzt eine geeignete Ausneh-

ortsfest am Ständer angeordneten Stift in Berührung, io mung 2 b, um den tangential angreifenden Federn 11

wodurch die Schaltklinke vom ersten Klinkenrad eine freie Bewegung zu ermöglichen, wenn der Anker

abgehoben und mit dem anderen Klinkenrad in seine Achse 5 schwingt.

Eingriff gebracht wird. Dieses besitzt eine wesentlich Auf dem Teil der Achse 5, der aus dem Gegeringere Zähnezahl. Während die Schwingungs- häuse 1, 2 herausragt, sind zwei konzentrische Klinfrequenz in beiden Fällen die gleiche bleibt, ver- 15 kenräder 12 und 13 gelagert, deren koaxiale Naben/ halten sich die Drehzahlen der Klinkenräder Zähne 12 α und 13 a tragen, mittels welchen die und der mit diesen fest verbundenen Abtriebs- Drehbewegungen der Klinkenräder 12,13 beispielsglieder umgekehrt proportional zur Anzahl ihrer weise auf Untersetzungsgetriebe übertragbar sind.
Zähne. Die beispielsweise aus thermoplastischem Werk-

Es ist somit durch das einfache Schließen oder 20 stoff bestehenden Klinkenräder 12,13 besitzen je-Öffnen des Unterbrechers möglich, mit ein und dem- weils einen Zahnkranz 12 b, 13 b, deren Zähnezahl selben Motor 2 Abtriebsglieder mit unterschiedlicher beträchtlich voneinander verschieden sein kann.
Drehzahl anzutreiben. Dabei können die Klinken- Gemäß F i g. 3 besitzt das innere Klinkenrad 12 räder in ihrer normalen Drehrichtung umlaufen, eine größere Zähnezahl mit geringerer Teilung als ohne daß eine Beschädigung des Getriebes zu be- 25 das äußere Klinkenrad 13. Der Rücklauf der Klinfürchten ist. Schließlich können mit dieser Art eines kenräder 12,13 wird durch mit einer Rückstellfeder selbst anlaufenden Synchronmotors von der Netz- verbundene Sperrklinken 14,15 verhindert, die auf frequenz her relativ geringe Drehzahlen erzeugt dem Deckel 2 angeordnete Achszapfen 16,17 gewerden, ohne daß Untersetzungsgetriebe mit großem lagert sind.

Untersetzungsverhältnis und entsprechendem Auf- 30 Die antreibende Schaltklinke 8 steht normalerwand erforderlich sind. weise mit ihrem Zahn8iz unter der Wirkung der

In der Zeichnung sind nachstehend Ausführungs- Rückstellfeder 9 mit dem inneren Klinkenrad 12 in

beispiele des erfindungsgemäßen Schwingankermo- Eingriff. Sie besitzt einen rückwärtigen Arm 8 c, der

tors wiedergegeben, und zwar zeigt sich nahe einem am Deckel 2 des Ständers ange-

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen 35 ordneten Stift 18 befindet. Dieser Arm 8c der Schalt-

Schwingankermotor mit zwei Polpaaren, wobei das klinke 8, der beispielsweise aus thermoplastischem

ganze Getriebe in einem zylindrischen Ständer- Spritzguß besteht, besitzt, wie Fig. 3 zeigt, eine

gehäuse untergebracht ist, abgesetzte Anlagefläche 8 c', die bei entsprechend

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A in großer Schwingungsamplitude der Schaltklinke 8

Richtung A₁ in Fig. 1, 40 unter den Stift 18 gelangt, wodurch die Schaltklinke8

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie A-A in um ihre Achse 7 verschwenkt wird und mit ihrem

Richtung A₂ in Fig. 1 und Zahn 8 b in den Zahnkranz 13 b des Klinkenrades 13

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführung gemäß eingreift. Wegen seiner schweif artigen Form und der

F i g. 2 bei einem Motor mit 6 Polpaaren. Art seines Werkstoffes besitzt der Arm 8 c eine ge-

Der Ständer des Motors besteht aus einem zylin- 45 nügend große Elastizität, um das Ausklinken wähdrischen, tiefgezogenen Gehäuse 1 und einem Dek- rend der antriebsfreien Halbperiode der Rückschwinkel 2, die jeweils ein Paar einander überlappender gung zu erleichtern, während sich der sichere Ein-Polstücke 3 tragen. In dem zwischen den Polstük- griff der Schaltklinke in eines der beiden Klinkenken 3 und dem Gehäuse 1 gebildeten Ringraum ist räder 12,13„ insbesondere in das Klinkenrad 13 eine Erregerwicklung 4 untergebracht, die über einen 50 während der angetriebenen Halbperiode der Vorin Reihe geschalteten Widerstand R mit einem wärtsschwingung durch die Profilform der Zahn-Wechselstromnetz verbunden ist. Parallel zum Wider- kränze 12 b und 13 b ergibt.

stand R ist ein Unterbrecher.K angeordnet, mit dem Fig. 4 zeigt in einer Darstellung analog zu Fig. 2

der Widerstand R überbrückt werden kann. den Anker 6 und seine Arme 6 b und 6 c. In diesem

In der geometrischen Achse des Motors befindet 55 Fall besitzt der Motor eine größere Anzahl Polsich eine feststehende Achse 5 aus unmagnetischem stücke als bei dem vorerwähnten Ausführungsbei-Werkstoff, um den Ständer nicht magnetisch kurz- spiel.

zuschließen. Auf dieser Achse 5 sitzt frei beweglich Besitzen das Klinkenrad 12 beispielsweise 50 Zähne

der Schwinganker 6 des Motors. Er besteht aus und das Klinkenrad 13 100 Zähne, so drehen sich

einem mehrpoligen, ringförmigen Magneten 6a mit 60 die Abtriebsritzel 12a und 13b bei einem 50-Hz-

entsprechend hohem Qualitätsfaktor (BHmax) und Netz mit Drehzahlen von 60 bzw. 120 Umin, je

sitzt auf einer Nabe 6 b aus unmagnetischem, z. B. nachdem ob der Motor mit niedriger oder voller

thermoplastischem Werkstoff. An ihrer einen Stirn- Spannung beaufschlagt wird. Die unterschiedlichen

seite trägt diese Nabe flanschartige radiale Arme 6 c Drehzahlen ergeben sich dann je nachdem, ob der

und 6 d. 65 Unterbrecher K geöffnet oder geschlossen ist.

Der radiale Arm 6 c trägt eine Achse 7 als Lager- Die auf diese Weise erzielbaren niedrigen Drehzapfen für eine Schaltklinke 8, die der Wirkung einer zahlen machen Untersetzungsgetriebe mit großem Rückstellfeder 9 ausgesetzt ist. An ihrem vorderen Untersetzungsverhältnis überflüssig.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schwingankermotor, dessen polarisierter Anker mit einem Klinkengetriebe mit zwei Klinkenrädern zum Umwandeln der Schwingbewegung in eine fortlaufende Drehbewegung gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur sprunghaften Drehzahländerung eine Schaltklinke (8) zwischen einem äußeren Klinkenrad (13) mit Innenverzahnung und einem inneren Klinkenrad (12) mit Außenverzahnung angeordnet ist und in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude entweder mit dem inneren oder mit dem äußeren Klinkenrad (12) bzw. (13) in Eingriff gebracht wird.

2. Elektrischer Schwingankermotor nach An-Spruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Schwingungsamplitude in bekannter Weise ein mit der Erregerwicklung (4) in Reihe geschalteter Widerstand (R) überbrückt wird.

3. Elektrischer Schwingankermotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (6) mit dem Ständer (1, 2) über elastische Mittel (11) verbunden ist und die Eigenschwingungszahl der gefederten Masse in an sich bekannter Weise auf Resonanz mit der Erregerfrequenz abgestimmt ist.

4. Elektrischer Schwingankermotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltklinke (8) elastischen Mitteln (9) ausgesetzt ist, die sie mit dem einen der beiden Klinkenräder (12,13) in Eingriff halten, wenn der Anker (6) mit geringer Amplitude schwingt, und daß die Schaltklinke (8) einen zusätzlichen Arm (8 c) besitzt, der, wenn der Anker (6) mit großer Amplitude schwingt, mit einem ortsfest im Ständer (1, 2) angeordneten Stift (18) zusammenwirkt und die Schaltklinke (8) entgegen den vorgenannten elastischen Mitteln (9) so auslenkt, daß sie mit den Zähnen des anderen Klinkenrades (13) in Eingriff kommt.

5. Elektrischer Schwingankermotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (6) mittels einem unmagnetischen, die Schaltklinke (8) tragenden Flansch (6 d) und einem mit diesem einstückig verbundenen, ebenfalls unmagnetischen Nabenteil (6 V) besteht, das einen ringförmigen Ankermagneten (6 a) trägt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen