Kleinmotor, insbesondere Synchronkleinmotor. Die Erfindung bezieht sich auf Klein motore, insbesondere Synchronkleinmotore, wie sie bei Uhren, Tarifapparaten, Zeit schaltern, Registrierapparaten, Frequenz anzeigern, sowie in der Fernwirktechnik usw. Verwendung finden.
Bei solchen Kleingeräten der genannten Art, die im Massenverfahren hergestellt wer den und, somit keine hohe Präzision verlan gen, treten meist Kräfte verschiedener Art, Grösse und Richtung auf, die auf den Läufer einwirken, wodurch dieser - begünstigt durch sein geringes Gewicht - quer zur Achse hin- und hergezogen wird und hierbei im Lager anschlägt. Diese Kräfte werden teils durch magnetische Unsymmetrien im Ständer und Läufer, wie z.
B. unregelmässi ges Drehfeld, Unrundlaufen etc., erzeugt, teils bildet auch die Lagerreibung den An lass; da der Läufer Spiel haben muss, bewegt er sich infolge Reibung an der Lagerwan dung aufwärts., bis der Winkel zwischen der Horizontalen und der Tangente an die Be rührungsstelle der Läuferwelle mit der Lagerfläche gleich dem Reibungswinkel ist, worauf die Welle wieder abfällt und unten anschlägt. Die Geräuschbildung wirkt sich ferner auch deshalb besonders stark aus, weil derartige Kleingeräte längere Zeit ohne Wartung, .das heisst praktisch ohne Öl in den Lagern, laufen müssen.
Gemäss der Erfindung wird nun zur Ver meidung des erwähnten Übelstandes unter Wahrung der guten Laufeigenschaften des Motors vorgeschlagen, den geräuschbilden den, in Art, Grösse und Richtung verschie denen Kräften eine .ständig in der gleichen, vorbestimmten Richtung querachsig auf den Läufer einwirkende Hilfskraft zu über lagern, zum Zwecke, die geräuschbü.dend'en Kräfte unwirksam zu machen.
Diese Hilfskraft kann an sich beliebiger Art sein, sofern sie nur das Schlagen und Klopfen der Läuferwelle unterdrückt. So kann man sich z. B. einfach eine auf die Läuferwelle einwirkende Feder vorstellen, deren Druck zur Erreichung des beabsichtig ten Zweckes genügend stark ist. Vorzugs- weise besteht aber die Hilfskraft. aus einem magnetischen Zug, welcher von besonders günstiger 'Wirkung ist, wenn er in Richtung der Schwerkraft verläuft. Der gerichtete magnetische Zu-- kann entweder durch Ein stellung eines zwischen der einen oder an dern Ständerläuferhälfte verschieden be messenen Luftspaltes erfolgen, z.
B. zweck mässigerweise durch exzentrische Lager anordnung; der Läuferwelle gegenüber der Ständerachse oder aber es kann der magne tische Zug durch Erzeugung bestimmter ma gnetischer Unsymmetrien der Polflüsse er zeugt weiden, indem diese in einem bestimm ten Teil des Ständerumfanges kleiner sind als in dem gegenüberliegenden Teil.
Die Erfindung sei an Hand einiger Aus führungsbeispiele, die auf der Zeichnung schematisch dargestellt sind, erläutert.
Fig. 1 veranschaulicht: einen bekannten Synchronkleinmotor in Vorderansicht; Fig. 2 zeigt die exzentrische Anordnung des Läufers, während die Fig. 3 in vergrössertem Massstabe eine be vorzugte Lagerung im Querschnitt ver anschaulicht; Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedene Ausfüh rungen von Ständerpolüberbrückungen, wäh rend die Fig. 7 und 8 verschiedenartige Anord nungen und Ausbildungen der Ständerpole veranschaulichen.
Vom Magnetsystem des Motors sind in Fig. 1 die Spaltpole 1 zu sehen, die durch Aussparungen '22 einer Kurzschlussscheibe 3 hervorragen, deren jede zweite Aussparung 2 durch einen Schlilz 4 unterbrochen ist, wodurch in der Phase verschobene Spalt flüsse erzeugt werden, die zusammen das Drehfeld bilden. Der Läufer 5 besteht aus einem auf der \Volle 6 befestigten Stahl blech 7 mit rechtwinklig abgebogenen Lap pen 8, die die Pole bilden.
In Fig. 2 ist die Einrichtung zur Erzie lung der gerichteten magnetischen Hilfs kraft so getroffen, dass die hierzu dienende, verschiedene Luftspalteinstellung zwischen der einen und der andern Ständerläufer- hälfte durch exzentrische Lagerung der Läu ferwellenachse 6 gegenüber der Ständerachse <B>9</B> erreicht wird. Durch die senkrechte Ver- schiebung der Welle 6 nach unten wird der Luftspalt in der obern Hälfte grösser als in der untern, so dass der magnetische Zug ebenfalls senkrecht nach unten erfolgt und durch Glas Gewicht des Läufers unterstützt wird. Die Exzentrizität zwischen Läufer wellenachse und Ständerachse liegt für den verfolgten Zweck dei- Vermeidung bezw.
Be seitigung von Schlaggeräuschen etwa zwi schen 0,03-0,1 mm.
Als Lager für die Läuferwelle 6 wird hierbei zweckmässigerweise eine Form nach Fig. 3 verwendet. Bei dieseln Lager, welches im Querschnitt Dreiecksform besitzt, liegt die Welle 6 auf' zwei Seitenflächen 10 und 11 auf, wodurch ein praktisch spielloses Keillager gebildet, ist. Der Abstand- der obern Fläche von der Welle entspricht dem normalen Lagerspiel. Das Lager ist um die entsprechende Exzentrizität, gegenüber der Statorachse !1 verschoben.
An Stelle eines dreieckigen Lagerloches mit zwei Auflageflächen kann auch ebenso gut ein sektorförmiges oder sonstwie unrun des Lager vorgesehen sein.. Hauptsache ist bei dieser Ausführung, dass die Welle auf zwei Seiten zweier in Winkel zusammen laufender Flächen auflagert.. Die Grösse des Winkels, den die Lagerflächen einschliessen, hängt ganz von den Erfordernissen bezw.
den Reibungskoeffizienten der entsprechen den Lagerstoffe ab; je grösser dieser Winkel sein kann, je günstiger sind die Lagerungs verhältnisse; ; man wird wohl einen Winkel von 90" als üblich annehmen können, wäh rend ein Winkel von 60" praktisch die untere Grenze bilden dürfte.
Die Mittellinie des durch die Flächen 10 und 11 eingeschlos- senen Winkels stimmt zweckmässiberweise finit der Schwerkraftrichtung überein, wo durch eine Symmetrie sowohl in der An- ordnunb als auch Kräfteverteilung erzielt wird, welche das Vermeiden von Geräuschen weiter begünstigt.
Die mit der Schwerkraft gleichgerichtete magnetische Zugkraft in Verbindung mit der in derselben Richtung vorgenommenen Ex zentrizität der Läuferwelle ergibt im allge meinen die günstigste Wirkung insofern, als einerseits durch die senkrechte exzentrische Lagerung der Läuferwelle gegenüber der Ständerachse die gewünschte magnetische Hilfskraft in Form eines durch das Läufer gewicht unterstützten Zuges erhalten wird, während anderseits durch das Aufliegen der Läuferwelle an zwei Stellen eines Winkel lagers das durch die mechanische Kraft der Lagerreibung bewirkte Aufsteigen und Ab fallen bezw. Aufschlagen der Welle vermie den wird.
Das Lager kann aus beliebigem geeigne tem Material, zweckmässigerweise aber aus öldurchtränktem Hartgewebe bestehen.
Der magnetische Zug, sowie die Exzen trizität des Lagers lassen sich natürlich auch in einer beliebigen andern Richtung einstel len. Im allgemeinen ist aber die mit der Schwerkraftrichtung übereinstimmende Zug kraft.. und Exzentrizitätsrichtung vorzu ziehen.
Die magnetische Hilfskraft muss stets grösser sein als die die Geräusche bildenden Kräfte in ihrer Gesamtheit. Am kleinsten ist sie, wenn sie in Richtung der Schwer kraft verläuft; da sie in diesem Fall vom Läufergewicht unterstützt wird.
An Stelle der exzentrischen Anordnung der Läuferwelle gegenüber der Ständerachse kann man eine Luftspaltverschiedenheit und damit die magnetische Hilfskraft auch da durch erreichen, dass die Ständerpole selbst gegenüber der Ständerachse bezw. den Läu ferpolen exzentrisch eingestellt sind. Dies kann entweder von vornherein bei der Fabri kation oder auch erst nachträglich durch ge eignetes Abbiegen der Ständerpole gemacht erden.
Die magnetische Hilfskraft kann auch in anderer Weise als durch ungleiche Luft spalte erzielt werden, nämlich durch eine magnetische Unsymmetrie, indem die Pol- fJüisse an Teilen des Ständerumfanges ge- schwächt bezw. gestärkt und in den gegen überliegenden Ständemeilen gestärkt bezw. geschwächt werden. Einige Ausführungs beispiele für diese Möglichkeiten seien kurz erwähnt.
Die zur Erzielung der Hilfskraft vorge sehene magnetische Unsymmetrie kann da durch erfolgen, dass an der der Zugrichtung der Hilfskraft entsprechenden Stelle des Ständerumfanges mindestens zwei benach harte ungleichnamige Pole durch eine magne tische Brücke kurzgeschlossen sind. Diese Brücke kann entweder aus zwischen die Pole einschiebbaren Eisenplättchen 12 ge mäss Fig. 4 oder über mehrere Pollängen sich erstreckenden gewölbten Plättchen 13 be stehen, -die an beiden Enden, z. B. mittels Nieten, an entsprechenden Polen befestigt sind (Fig. 5).
Gemäss Fig. 6 ist eine Ausführung vor gesehen, bei welcher die magnetische Brücke durch Eisenplättchen 15 hergestellt wird, die an der Innenfläche der Motorschutzhülle 16 so angebracht bezw. eingesetzt sind, dass wenn diese auf den Motor aufgesetzt ist, die Eisenplättchen sich zwischen die Pole des Ständers schieben und auf diese Weise die Brücke bilden.
Ferner können, wie in Fig. 7 gezeigt, einzelne Ständerpole 1 an einer Stelle weg gelassen bezw. entfernt sein. Auch kann die magnetische Hilfskraft durch eine ungleich mässige Verteilung- der Ständerpole vor genommen werden, derart, dass z. B. über die obere Hälfte weniger Pole als über die untere Hälfte verteilt sind (Fig. 8). Ebenso können Ständerpole, die auf der einen Hälfte kleiner sind als auf der andern, verwendet werden.
Der den Ausbildungen nach den Fig. 4 bis 8 gemeinsame Leitgedanke besteht darin, in demjenigen Teil des Ständerläuferumfan- ges, der die Radialrichtung der Hilfskraft bestimmt, magnetisch günstigere Verhält nisse zu schaffen als im gegenüberliegenden Teil.
Die vorstehend erläuterten Einrichtun gen der magnetischen Hilfskraft in. Verbin n dung mit den besonderen, exzentrischen La gerungen ermöglichen die Vermeidung von Geräuschen ohne feststellbare Beeinträchti gung der Laufeigenschaften des Motors.
Small motor, especially small synchronous motor. The invention relates to small motors, especially small synchronous motors, such as those used in clocks, tariff devices, time switches, recorders, frequency indicators, and in telecontrol technology, etc. are used.
In such small devices of the type mentioned, which are manufactured in the mass process who and therefore do not require high precision conditions, forces of different types, sizes and directions usually occur that act on the runner, which - benefited by its low weight - across the Axis is pulled back and forth and hits the bearing. These forces are partly due to magnetic asymmetries in the stator and rotor, such.
B. irregular rotating field, runout, etc., generated, sometimes the bearing friction is the reason; Since the rotor must have play, it moves upwards as a result of friction on the bearing wall, until the angle between the horizontal and the tangent at the point of contact of the rotor shaft with the bearing surface is equal to the angle of friction, whereupon the shaft drops off again and hits the bottom . The generation of noise also has a particularly strong effect because such small devices have to run for a long time without maintenance, i.e. practically without oil in the bearings.
According to the invention, in order to avoid the above-mentioned inconvenience while maintaining the good running properties of the motor, the noise-producing forces, which are different in type, size and direction, are provided with an auxiliary force acting transversely on the rotor in the same, predetermined direction store, for the purpose of making the noise-reducing forces ineffective.
This auxiliary can be of any type, provided it only suppresses the hitting and knocking of the rotor shaft. So you can z. B. simply imagine a spring acting on the rotor shaft, the pressure of which is sufficiently strong to achieve the intended purpose. Preferably, however, there is the assistant. from a magnetic pull, which is particularly beneficial when it runs in the direction of gravity. The directed magnetic supply can be done either by setting an air gap that is measured differently between the one or the other stator rotor half, e.g.
B. conveniently by eccentric bearing arrangement; the rotor shaft opposite the stator axis or it can be the magne tables train by generating certain magnetic asymmetries of the pole fluxes he testifies by these are smaller in a certain th part of the stator circumference than in the opposite part.
The invention will be explained with reference to some exemplary embodiments from which are shown schematically in the drawing.
1 illustrates: a known small synchronous motor in front view; Fig. 2 shows the eccentric arrangement of the rotor, while Fig. 3 illustrates on an enlarged scale a preferred storage in cross section ver; Fig. 4 to 6 show different Ausfüh ments of stator pole bridges, while rend Figs. 7 and 8 illustrate various Anord voltages and configurations of the stator poles.
From the magnet system of the motor, the gap poles 1 can be seen in Fig. 1, which protrude through recesses '22 of a short-circuit disk 3, every other recess 2 of which is interrupted by a slot 4, whereby the phase shifted gap flows are generated which together the Form rotating field. The rotor 5 consists of a sheet steel 7 fastened on the \ Volle 6 with a right-angled Lap pen 8, which form the poles.
In Fig. 2, the device for generating the directed auxiliary magnetic force is made so that the different air gap setting between the one and the other stator half is made by eccentric mounting of the rotor shaft axis 6 relative to the stator axis <B> 9 </ B> is achieved. By shifting the shaft 6 vertically downwards, the air gap in the upper half is larger than in the lower half, so that the magnetic pull also takes place vertically downwards and is supported by the weight of the rotor. The eccentricity between the rotor shaft axis and the stator axis is for the intended purpose dei- avoid or.
Elimination of impact noises between 0.03-0.1 mm.
A form according to FIG. 3 is expediently used as a bearing for the rotor shaft 6. In the case of diesel bearings, which have a triangular shape in cross section, the shaft 6 rests on two side surfaces 10 and 11, thereby forming a virtually play-free wedge bearing. The distance between the upper surface and the shaft corresponds to the normal bearing play. The bearing is shifted by the corresponding eccentricity in relation to the stator axis! 1.
Instead of a triangular bearing hole with two bearing surfaces, a sector-shaped or otherwise unrun of the bearing can just as well be provided. The main thing with this design is that the shaft rests on two sides of two surfaces that converge at an angle. The size of the angle Include the storage space depends entirely on the requirements.
the coefficient of friction of the correspond to the storage materials; the larger this angle can be, the more favorable the storage ratios; ; you will probably be able to assume an angle of 90 "as usual, while an angle of 60" should practically form the lower limit.
The center line of the angle enclosed by the surfaces 10 and 11 expediently coincides finitely with the direction of gravity, where a symmetry both in the arrangement and in the distribution of forces is achieved, which further favors the avoidance of noises.
The magnetic tensile force rectified with the force of gravity in connection with the excentricity of the rotor shaft made in the same direction generally results in the most favorable effect insofar as, on the one hand, through the vertical eccentric mounting of the rotor shaft relative to the stator axis, the desired auxiliary magnetic force in the form of a through the rotor weight-supported train is obtained, while on the other hand, by the resting of the rotor shaft at two points of an angle bearing the rise and fall caused by the mechanical force of the bearing friction, respectively. Impact of the wave is avoided.
The bearing can be made of any suitable material, but conveniently made of oil-soaked hard tissue.
The magnetic train and the eccentricity of the bearing can of course also be adjusted in any other direction. In general, however, the pulling force that corresponds to the direction of gravity .. and the direction of eccentricity are preferred.
The magnetic auxiliary force must always be greater than the forces forming the noise in their entirety. It is smallest when it runs in the direction of gravity; because in this case it is supported by the runner's weight.
Instead of the eccentric arrangement of the rotor shaft with respect to the stator axis, an air gap difference and thus the magnetic auxiliary force can also be achieved by the fact that the stator poles themselves bezw relative to the stator axis. the rotor poles are set eccentrically. This can be done either from the outset at the factory or only afterwards by turning the stator poles appropriately.
The magnetic auxiliary force can also be achieved in other ways than by unequal air gaps, namely by a magnetic asymmetry in that the pole fJüisse on parts of the stator circumference is weakened or. strengthened and strengthened respectively in the opposite standing miles. to be weakened. Some execution examples for these possibilities are briefly mentioned.
The magnetic asymmetry provided to achieve the auxiliary force can be achieved by short-circuiting at least two neighboring hard unlike poles by a magnetic bridge at the point on the stator circumference corresponding to the direction of pull of the auxiliary force. This bridge can either be made of between the poles insertable iron plate 12 ge according to FIG. 4 or over several pole lengths extending curved plate 13 be, -the at both ends, for. B. by means of rivets are attached to corresponding poles (Fig. 5).
According to Fig. 6, an embodiment is seen before, in which the magnetic bridge is made by iron plates 15, respectively attached to the inner surface of the protective motor cover 16. are used so that when this is placed on the motor, the iron plates slide between the poles of the stator and in this way form the bridge.
Furthermore, as shown in FIG. 7, individual stator poles 1 can be left out at one point. be distant. The magnetic auxiliary force can also be taken through an uneven distribution of the stator poles, such that, for. B. fewer poles are distributed over the upper half than over the lower half (Fig. 8). Stator poles that are smaller on one half than on the other can also be used.
The guiding principle common to the designs according to FIGS. 4 to 8 is to create magnetically more favorable conditions in that part of the stator rotor circumference that determines the radial direction of the auxiliary force than in the opposite part.
The above-described facilities of the magnetic auxiliary force in connection with the special, eccentric bearings enable noise to be avoided without any noticeable impairment of the running properties of the motor.