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Universalsynchronmotor
Gegenstand der Erfindung ist ein selbsttätig in einer Richtung anlaufender Universalsynchronmotor mit einem Feldmagnet, einem ringförmigen Joch mit von beiden Seiten ausgehenden, der Lange nach wech- selweise ineinandergreifenden Polschuhen, einer zwischen dem Joch und den Polschuhen angeordneten ring- förmigen Feldwicklung und einem aus einem ringförmigen Dauermagnet mit auf dem Umfang wechsel- weise in gleicher Anzahl wie die Polschuhe angeordneten Nord-und Südpolen bestehendem Läufer. Die Er- findung kennzeichnet sich im wesentlichen durch eine um die Läuferwelle gewickelte und mit ihr in Reibungsverbindung stehende Torsionsfeder, die einseitig an einem Festpunkt, z.
B. am Gehäuse, befestigt ist und weiters durch einen von der Welle radial abstehenden Stift und zwei an einer Seite des Läufers beiderseits des Stiftes derart befestigte Anschlagzapfen, dass der Läufer sich um einen gewissen Winkel in bezug auf die Welle lose drehen kann. Durch diese Konstruktion wird gesichert, dass der Anlauf des Synchronmotors stets in der richtigen Richtung erfolgt. Läuft nämlich der Motor in der richtigen Richtung an, so wird die Torsionsfeder aufgewickelt und die vom Rotor angetriebene Welle kann sich frei drehen. Läuft hingegen der Motor in der verkehrten Richtung an, so bewirkt dies, dass die um die Welle gewickelte Torsionsfeder gespannt wird, sich immer mehr an die Welle anlegt und dadurch die Welle schliesslich zum Stillstand bringt.
Die in diesem Augenblick in der Torsionsfeder gespeicherte Energie bewirkt hierauf ein Anlaufen des Synchronmotors in der richtigen Richtung.
Der Motor kann mit einem sinusförmigen Wechselstrom oder mittels eines Impulserzeugers mit Gleichstrom betrieben werden.
In allen Fällen ist die Drehzahl des Motors unabhängig von der Belastung und vom Spannungsabfall.
Der erfindungsgemässe Synchronmotor kann mit Vorteil zum Antreiben von Scheibenwischern bei Kraftfahrzeugen verwendet werden.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemässen Motors ist das Anwerfen eines Schwungrades mit grosser Trägheit.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Universalsynchronmotors schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Synchronmotor, während Fig. 2 ein Detail der Fig. 1 in Seitenansicht zeigt. Fig. 3 zeigt In Abwicklung einen Teil des Ständers, insbesondere die Ausbildung der Polschuhe.
Der erfindungsgemässe, in den Fig. 1-3 dargestellte Synchronmotor ist in einem Gehäuse angeordnet, das aus zwei durch äussere Mäntel verlängerten Scheiben 1 und 2 besteht, welche durch Gewindebolzen 3 miteinander fest verbunden sind. In den Gehäuseteil l ist der Ständer 4 eingebaut, der einen äusseren Tragring 5 aufweist, an dem auf der Innenseite ein Magnetjoch 6 befestigt ist, das die Polschuhe 6a, 6b trägt und zur Aufnahme der Induktorspule 7 dient.
Aus Fig. 3 ist zu ersehen, dass die Polschuhe 6a, 6b eine trapezartige Gestalt haben. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Luftspalte 28 und 29 zwischen dem Polschuh 6b und den beiderseits benachbarten Polschuhen 6a symmetrisch schräg in bezug auf die Längsachse des Motors verlaufen.
Die Polschuhe 6a und 6b sind axial gerichtet und durch rechtwinkelig abgebogene Lappen der beiden Stirnseiten des Magnetjoches 6 gebildet.
Der Läufer 8 besteht im wesentlichen aus einem Ferritring 9. der auf dem äusseren Umfang eine gerade Anzahl miteinander wechselnder Nord- und Südpole trägt. Dieser Ring 9 sitzt auf einem mittleren
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Kern 10, durch den die Läuferwelle 11 geführt ist. Die Welle 11 läuft in zwei Lagern 12, 13, die an den
Gehäusescheiben l, 2 befestigt sind.
In einer diametralen Bohrung der Welle sitzt ein Stift 14, der zwischen zwei an der entsprechenden
Seite des Kernes befestigten Anschlagzapfen 15,16 eingreift. Der Läufer ist lose auf der Welle 11 ge- lagert, jedoch wird seine Schwenkfreiheit durch den Winkel zwischen den beiden Anschlagzapfen 15, 16 bestimmt, mit denen der Stift 14 zusammenarbeitet.
Um den Teil lla der Welle 11 zist eine Torsionsfeder 17 gewickelt, die mit einem Schenkel in einen am Gehäuseteil l befestigten Bolzen 18 eingehängt ist, während der andere Schenkel frei ist.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Synchronmotors ist folgende :
Der Induktorspule 7 werden abwechselnd positive und negative Impulse oder Schwingungen aufge- drückt, wodurch das Magnetfeld der Spule selbst mit jedem Impuls wechselt. Es ergibt sich daraus, dass die Polschuhe 6a, 6b wechselnde Nord-undSüdpolaritäten aufweisen. Dadurch werden diePole des Ferritringes 9 bei jedem Wechsel schrittweise versetzt.
Die Umlaufgeschwindigkeit des Läufers 8 ist also von der Frequenz der Impulse oder Schwingungen abhängig, welche der Induktorspule 7 aufgedrückt werden, und diese Frequenz kann beliebig klein ge- wählt-werden.
Der Synchronmotor gemäss der Erfindung läuft stets in der gleichen Richtung an. Läuft nämlich der Läufer beim Aufdrücken der Impulse oder Schwingungen in der gewünschten Richtung an, so läuft er auch in dieser Richtung weiter und die Umlaufgeschwindigkeit wächst bis zum Synchronwert an.
Hat nun der Läufer das Bestreben, in der andern Richtung anzulaufen, so dreht sich auch der Ferritring 9 in bezug auf die dann feststehende Welle 11, u. zw. in den durch den Abstand der Anschlagzapfen
15, 16 und durch den Stift 14 bestimmten Grenzen.
Sobald der eine Anschlagzapfen, etwa der Zapfen 16 gegen den Stift 14 stösst, nimmt von diesem Augenblick an der Ferritring 9 die Welle in der entgegengesetzten Richtung mit. Die Windungen der Feder 17 verlaufen nun so, dass diese dann gespannt wird, wodurch sie stärker auf der Welle reibt, und diese Reibung wächst soweit an, dass die Welle schliesslich stehen bleibt. In diesem Augenblick hat die Feder 17 die kinetische Energie des Läufers 8 im Augenblick der Berührung zwischen dem Anschlagzapfen 16 und dem Stift 14 aufgespeichert, und gibt diese Energie wieder ab, indem sie den Läufer 8 in der andern Richtung antreibt. Dieser mechanische durch die Feder 17 erzeugte Impuls genügt zur Erzielung der gewünschten Drenrichtung.