Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schwingungserreger mit einem Elektromagneten aus einem U-förmigen Magnetkern mit einer Erregerwicklung, die in einem Gehäuse mit Giessharz vergossen ist, und einem mit Abstand als Luftspalt D vor den Polflächen des Magnetkerns angeordneten Anker, wobei der Anker in dem Luftspalt D mit einer Amplitude s relativ zu den Polflächen schwingt.
Ein derartiger elektromagnetischer Schwingungserreger ist aus der DE-PS 11 06 103 oder aus dem DE-GM 66 04 827 bekannt. Derartige elektromagnetische Schwingungserreger werden als sogenannte Magnetvibratoren in unterschiedlichster Ausführungsform zum Antrieb von Schwingförderrinnen für Schüttgüter und Kleinteile sowie den Antrieb von Sieben, Separatoren oder Zuteileinrichtungen eingesetzt.
Elektromagnetische Schwingungserreger stellen ein Zweimassen-Schwingungssystem dar, bei dem das Magnetsystem und der Anker gegenläufig zueinander schwingen. Das Magnetsystem und der Anker sind in der Regel über Federn miteinander gekoppelt. Die Anregung des Schwingungserregers erfolgt in der Regel mit einfacher oder doppelter Netzfrequenz. Für Sonderanwendungen sind aber auch Abweichungen von diesen Antriebsfrequenzen möglich.
Während früher der Elektromagnet mit Hilfe von Befestigungslaschen oder Bolzen an einem tragenden Teil, beispielsweise einem Gehäuse, befestigt wurde, ist man seit einiger Zeit dazu übergegangen, den Elektromagneten, d. h. also der U-förmige Magnetkern mit seiner Erregerwicklung, in einem Gehäuse mit Giessharz zu vergiessen.
Auf diese Weise wird nicht nur die elektrische Isolation vergrössert und das Gewicht der Magnetseite verkleinert, sondern es lassen sich auch erhebliche Herstellungskosten einsparen.
Wie bereits erwähnt, schwingen der Elektromagnet und der Anker gegenläufig zueinander. Im Ruhezustand nimmt der vor den beiden Polflächen des Magnetkerns angeordnete Anker einen bestimmten Abstand ein, der als Luftspalt D bezeichnet wird. Der Luftspalt D ist so zu bemessen, dass beim Arbeitsbetrieb der Anker innerhalb dieses Luftspalts mit einer Amplitude s schwingt, die kleiner als der Luftspalt ist. Nur dadurch lässt es sich vermeiden, dass der Elektromagnet und der Anker nicht zusammenschlagen können und dabei zu einer Zerstörung des Antriebssystems führen.
Während einerseits der Luftspalt D so gross zu bemessen ist, dass ein Zusammenschlagen des Elektromagneten und des Ankers mit Sicherheit vermieden wird, ist andererseits der erforderliche induktive Magnetisierungsstrom um so kleiner, je kleiner der Luftspalt ist, was von der Strombelastung her und der Auslegung des Netzgerätes anzustreben ist. Der Ruheluftspalt ist also zweckmässig so zu dimensionieren, dass beide Forderungen, das Vermeiden eines Zusammenschlagens der schwingenden Komponenten und eine möglichst geringe Leistungsaufnahme des Netzgerätes, erfüllt sind. Da sich ferner die Eigenfrequenz und damit die Schwingbreite noch in Abhängigkeit von dem Nutzgewicht, bei einem Fördergerät beispielsweise das Fördergut, ändert, werden die elektromagnetischen Schwingungsantriebe mit einer geregelten Speisespannung betrieben, um zumindest die Änderungen des Nutzgewichts auszugleichen.
Ein anderes Problem besteht darin, dass die Komponenten und Werkstoffe des Magnetsystems ihr Volumen bzw. ihre Geometrie in Abhängigkeit von der Temperatur verändern. Beispielsweise haben die verwendeten Giessharze einen grösseren Ausdehnungskoeffizienten als Stahl oder gar das häufig verwendete Graugussgehäuse. Ferner ist zu berücksichtigen, dass das Gehäuse über Konsolen an einem Tragelement befestigt ist, wobei die temperaturbedingten Änderungen der Konsolen bzw. des Traggestelles sich auch in einer Änderung des Luftspaltes bemerkbar machen.
Bei der Bemessung des Luftspaltes ist also die Wärmeausdehnung zu berücksichtigen, die bei der Betriebstemperatur des Gerätes auftritt, wodurch jedoch, wie bereits erwähnt, der induktive Belastungsstrom im kalten Zustand wiederum erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, bei dem nahezu keine temperaturbedingte Veränderung der Breite des Luftspaltes auftritt.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die sich infolge Temperaturveränderung durch Wärmeausdehnung auf den Luftspalt D auswirkenden Konstruktionsteile des Schwingungserregers bezüglich ihrer konstruktiven Gestaltung und ihrer Anordnung und Befestigung in dem Gehäuse so ausgebildet sind, dass ihr Einfluss auf die Breite des Luftspaltes D gering ist.
Der besondere Vorteil ist darin zu sehen, dass von der Konstruktion und der Werkstoffauswahl her von vornherein ein Temperatureinfluss auf den Luftspalt weitgehend vermieden wird, so dass gegenüber den bekannten Schwingungserregern der Ruheluftspalt kleiner gewählt werden kann und in manchen Fällen auch ein weniger grosser Regelaufwand zum Betrieb des Schwingungserregers erforderlich ist.
Das Wesen der Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen
Das Magnetsystem 1 besteht aus einem Elektromagneten und einem Anker 2. Der Elektromagnet weist einen U-förmigen Magnetkern 3 auf, der mit einer Erregerwicklung 4 versehen ist. Der Magnetkern 3 und die Erregerwicklung 4 sind über das Giessharz 5 mit dem Gehäuse 6 verbunden. Das Gehäuse 6 besteht in der Regel aus Grauguss.
Der Anker 2 befindet sich gegenüber den Polflächen 7 des Magnetkerns in einem vorbestimmten Abstand, der im Ruhezustand als Ruheluftspalt oder allgemein als Luftspalt D bezeichnet wird. Beim Betrieb des Schwingungserregers schwingt der Anker in paralleler Ausrichtung senkrecht zu den Polflächen mit einer Amplitude s, die in der Figur nicht dargestellt ist. Das Gehäuse 6 des Elektromagneten ist über Konsolen 8, 8' an einem nicht dargestellten Traggestell befestigt. In Fig. 1 ist die Höhe des Gehäuses, bezogen auf die Polflächen 7, als Länge H angenommen. Bei den bekannten Ausführungsformen befinden sich die gestrichelt eingezeichneten Konsolen 8' am polfernen Ende des Gehäuses. Dies hat zur Folge, dass bei einer Temperaturerhöhung auf die Betriebstemperatur des Schwingungserregers das Gehäuse sich um den Wert Δ H ausdehnt. Um diesen Wert wird der Luftspalt D bei Betriebstemperatur verkleinert.
Um ein Zusammenschlagen von Anker und Magnetsystem zu vermeiden, müsste der Luftspalt entsprechend der Längenänderung Δ H vergrössert werden. Der Einfluss der Gehäuseausdehnung auf den Luftspalt lässt sich dadurch vermeiden, dass die Konsole 8 gemäss der Erfindung an einer neutralen Stelle des Gehäuses angebracht ist, d. h. möglichst in der Nähe der Pole des Magnetkerns. Dann wirkt sich nämlich eine Vergrösserung der Gehäusehöhe H nicht auf den Luftspalt aus.
Bei erhöhter Temperatur werden durch die starke Ausdehnung des Giessharzes die Pole aus dem Gehäuse zum Anker hin herausgedrückt und damit auch der Luftspalt verringert.
Dieser Effekt lässt sich dadurch vermindern, dass beispielsweise zusätzlich zu der Giessharzumhüllung der Magnetkern mit dem Gehäuse durch eine starre Verstrebung verbunden ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Pressplatten 9 (Fig. 2), welche die Bleche des Kernjoches zusammenpressen, mittels einer Verschraubung 10 fest mit dem Gehäuse verbunden werden. Auch dadurch wird vermieden, dass sich der Magnetkern bei einer Wärmeausdehnung, insbesondere des Giessharzes, nicht aus dem Gehäuse 6 abhebt.
Eine weitere Möglichkeit, um den Temperatureinfluss des Giessharzes kleinzuhalten, besteht darin, dass auf der Innenseite des Gehäuses 6 krallenförmige Vorsprünge 11 vorgesehen sind, die für eine Verkrallung zwischen dem Giessharz und dem Gehäuse sorgen und damit das Abheben der Pole weitgehend verhindern.
Die temperaturbedingte Verminderung der Luftspaltbreite lässt sich grundsätzlich aber auch durch eine andersartige Massnahme vermeiden oder zusammen mit einer oder mehreren der vorgenannten Massnahmen noch weiter vermindern. Dazu sind Dehnungselemente 12 vorgesehen, die über Tellerfedern 14 in der Befestigung des Magnetsystems vorgesehen werden. Diese Dehnungselemente lassen sich so bemessen, dass eine temperaturbedingte Änderung des Luftspaltes um - ΔD um den entsprechenden Betrag + ΔD kompensiert wird.
Die Dehnungselemente 12 können quaderförmig oder zylindrisch sein. Sie weisen nicht dargestellte Aussparungen für Schrauben 15 auf, die in Verbindung mit Muttern 16 zur Befestigung des Gehäuses 6 verwendet werden.