Elektromotor mit bei Stillstand gebremstem Läufer Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit bei Stillstand gebremstem Läufer.
Bei vielen Anwendungen ist es notwendig, class ein elektrischer Antriebsmotor beim Aus setzen der Speisespannung automatisch ge bremst wird. Es sind auch bereits zu diesem Zwecke Backenbremsen bekannt, deren Brems backen auf eine auf der Motorwelle verkeilte Trommel einwirken, indem sie sieh bei Aus setzen der Speisespannung über derselben schliessen. Im allgemeinen sind aber Motoren mit Kegelstumpfläufer und -ständer (die im übrigen als Kegelstumpfläufermotoren be zeichnet sind) vorzuziehen, bei denen be kanntlich auf den Läufer gleichzeitig ein Drehmoment und in axialer Richtung eine magnetische Zugkraft einwirkt, wenn der Ständer erregt ist.
Diese Axialkraft dient dazu., den Läufer entgegen der Wirkung einer Feder in axialer Richtung zu verstellen, um zwei Reibungsbremsflächen, z. B. von kegeli- ger Gestalt, deren eine mit dem Ständer und deren andere mit dem Läufer fest verbunden ist, voneinander abzuheben zwecks Lösens der den Läufer im Stillstand sperrenden Rei bungsbremse. Ein solcher Kegelstumpfläu.fer- mot.or weist aber mehrere Nachteile auf, und zwar solche mechanischer Natur und solche elektriseher Natur.
Unter den ersten ist zu erwähnen, dass die Herstellung der kegel- stumpfförmigen Magneteisenblechpakete um ständlich und kostspielig ist, weil alle Blech- lamellen untereinander verschieden gross sind. Es besteht noch der Umstand, dass die Axial verstellung des Läufers eine Veränderung der Grösse des Luftspaltes bewirkt. Bei er regtem Motor ist der' Luftspalt am kleinsten. Um zu vermeiden, dass der dann drehende Läufer den Ständer berührt, muss die ent sprechende axiale Endlage des Läufers sehr genau definiert sein und eingestellt werden. Die andere axiale Endlage des Läufers ist durch Anschlagen der beiden Bremsflächen aneinander gegeben. Unter den.
Nachteilen elektrischer Natur ist die Verminderung des Drehmomentes und der axialen Anziehungs kraft beim Anlaufen zu nennen, weil beim Einschalten des Motors der Luftspalt, grösser ist als im Betrieb. Der Verschleiss der beiden Reibungabremsflächen hat ferner eine all mähliche Vergrösserung des Luftspaltes zur Folge, wodurch das Anlaufdrehmoment und die zur Lüftung der Bremse benötigte axiale Zugkraft nachteilig vermindert werden.
Zu dem ist diese Kraft beim Anlaufen infolge der durch den grossen Luftspalt verursach ten kräftigen Flussdämpfung bedeutend be schränkt, was zur Folge hat, da,ss die ent gegenwirkende Federkraft, welche die Brems kraft hervorruft, begrenzt werden muss..
Die obenerwähnten Nachteile machen eine Vergrösserung der Abmessungen der Kegel stumpfläufermotoren notwendig, weshalb im wesentlichen bei Bleichgrosser Leistung im Vergleiche mit gewöhnlichen Motoren kost- spieligere Motore entstehen, deren Wirtschaft lichkeit und damit Verbreitung behindert wird.
Der erfindungsgemässe Elektromotor ist. nun dadurch gekennzeichnet, da.ss mit dem einen der beiden Teile (Ständer und Läufer) wenigstens ein Elektromagnet und mit dem endein dieser Teile wenigstens ein Anker fest verbunden ist; derart, dass bei Erregung des Elektromagneten dieser auf den Anker eine magnetische Zugkraft in axialer Richtung des Läufers ausübt, die den Zweck hat, die Läu ferbremse bei Inbetriebnahme des Motors ent gegen der Wirkung einer Feder zu lüften.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden.
Die einzige Abbildung zeigt im Längs schnitt eine bevorzugte Ausführungsform eines Asynchronmotors mit Kurzschlussläufer, der beim Stillstand gebremst ist.
In der Abbildung ist mit A und B das Ständer- und das Läufereisenblechpaket an gedeutet. Ersteres ist in bekannter Weise am Motorgehäuse 1 mit Hilfe seitlicher Halte ringe \? befestigt. Das Läuferpaket B ist auf der Antriebswelle 3 verkeilt. und mit einem Käfig 4 bekannter Art ausgerüstet, an dem Stirnkühlrippen :5 vorgesehen sind. Die An triebswelle 3 läuft in zwei Zylinderrollen lagern 6, deren Innenringe keine Schultern aufweisen, so dass sich die Welle 3 gegenüber dem Gehäuse 1 axial. verstellen kann.
Die äussern Ringe der Rollenlager 6 sitzen in zwei Endlagerdeekeln 7 und 8, die ihrerseits am Gehäuse 1 mit Hilfe von Schraubenzug stangen 9 befestigt sind. An Stelle der dar gestellten Rollenlager 6 könnten auch andere Wälzlager vorhanden sein, welche eine AYial- v erschiebung der Welle 3 gestatten.
Das Läuferbleehpaket B hat wie bei ge wöhnlichen Motoren eine zylindrisehe Aussen- fläehe, während das Ständerbleehpaket A eine entsprechende zylindrische Innenfläche aufweist, so dass der Luftspalt zwischen den Paketen A und B konstant und unabhängig ist von der axialen Stellung der Welle 3.
In einem gegebenen Abstand vom Läuferbleeh- paket B ist an der Motorwelle 3 ein zweites, seheibenförmiges Bleehpaket B1 vorgesehen, dessen Lamellen zwar jenen des Läuferpakets gleich, aber in kleinerer Anzahl vorhanden sind und den Anker eines für die Axial verst.ellung des Läufers dienenden Elektro magneten bilden.
Entsprechend dem Hilfs paket B1 ist am Ständer ein ringscheiben förmiges Hilfspaket < <B>11</B> in einer gewissen Ent fernung voni Ständerbleehpaket A und gleich achsig zu diesem angeordnet. Das Bleehpaket -11 weist gleiche Blechlamellen auf wie das Ständerblechpaket .1 und bildet den Kern eines Elektromagneten zur Axialverstellung des Läufers.
Die Ständeiwieklung 10 des Mo tors durchsetzt, ausser dem Blechpaket A auch das Hilfspaket -11, so dass dieses magne tisch erregt wird, sobald die Stä.nderwieklung 10 unter Spannung gelangt, das heisst, sobald der Motor eingeschaltet. wird.
Auf der Antriebswelle 3 ist eine Trommel 11 verkeilt, die eine kegelstumpffäianige Um fangsfläche 12 aufweist, welche mit einem Kegelstumpfsitz 13 des Lagerdeckels 8 zu sammenwirkt. Die Flächen 12 und 13 sind die Reibungsbremsflä.chen für die Läuferbremse. Die zur Zusammenwirkung der genannten Reibungsflächen eidorderliehe Axialkraft wird durch eine gleiehaehsig zur Antriebswelle 3 vorgesehene Schraubenfeder 14 aufgebracht, die einerseits gegen den äussern Ring des be nachbarten Rollenlagers 6 und anderseits ge gen einen Teller 15 abgestützt ist.
Der Teller 15 sitzt auf dem Aussenring eines Kugellagers 16, dessen Innenring auf die Welle 3 auf geschoben und an derselben mittels eines An- schlagringes 17 gegen axiale Verschiebung nach aussen gesichert ist. Die Sehraubenfeder 14 ist bestrebt, die Antriebswelle 3 im Pfeil sinn X zu verstellen, und dabei die Konus reibungsflä.che 12 gegen die Reibungsfläehe 13 zu pressen, zwecks Bremsung des Läufers.
Das Kugellager 16, das den A_xialdruek von der Feder 14 auf die Welle 3 überträgt, hat den einzigen Zweck, die freie Rotation des Läufers zu gestatten, ohne die Schrauben feder 14 zu beanspruchen. An Stelle des dargestellten Kugellagers 16 könnte auch ein anderes AxialdrLtckwälzlager vorhanden sein. Die gegenseitige Anordnung der Blechpakete A1 und Bi ist nun derart, dass bei abgeschalteter Ständerwicklung 10 (las Bleehpaket B1 gegenüber dem Blechpaket :11 in der Zeichnung nach links versetzt ist.
Wird die Wicklung 10 unter Spannung ge setzt, so wird dadurch sowohl das Haupt- nia-netfeld des Motors als auch der Elektro- inagnet mit dem Kern A1 erregt. Durch. das Bleehpaket A1 wird dann eine magnetische Kraft. entge--en dem Pfeilsinn X auf den Selieibena.nker B1 ausgeübt, welche Kraft be strebt ist, das Blechpaket B1 gegenüber dem Bleehpaket A1 in eine symmetrische Lage zu zentrieren, wie in der Zeichnung vera.nsehau- licht ist.
Die genannte magnetische Kraft wirkt entgegen dem Einfluss der Schrauben teder 14, überwindet dieselbe, lüftet die bei den Reibungsbremsflächen 12 und 13 und (Vibt. den. Läufer zur Rotation frei. Setzt die Speisung des Motors aus, und somit auch die des Elektromagneten A1, so verstellt die Sehraubenfeder 14 den Läufer wieder in Pfeilrichtung Y, wodurch der Läufen auto- matiseh gebremst wird.
Mit dem beschriebenen und dargestellten Motor werden gegenüber den bereits bekann ten, mit. Kegelstumpfläufer ausgerüsteten Ma: scliinen folgende Vorteile erzielt: ra) Der Ständerpaketkraftfluss wird nicht vermindert, -da im Anker B1 keine Wicklung bzw. keine Käfigivickliing, wie dies im eigent lichen Läuferblechpal@et B der Fall ist, vor handen ist.
Man erreicht dadurch, da,ss beim Einschalten der Wicklung auch bei stehen dem Läufer eine bedeutende magnetisehe An ziehungskraft zwischen dem Magnetkern Q11 und dein Anker B1 entsteht, welche Kraft die Lüftung der beiden Reibungsbremsflächen 12 und 13 gewährleistet. Bei Drehung des Läu fers vermindert sich diese Kraft entsprechend der Abnahme des durch die Wicklung 10 fliessenden Stromes. Da im Moment. des Ein schaltens der Anlaufstrom des Asynchron motors bekanntlich am grössten ist, wird schon im Einschaltmoment die Reibungsbremse sicher gelüftet.
Die axiale magnetische Zug kraft des Kernes t11 auf den Anker B1 ist dann so gross, dass sie ausreicht, um auch eine verhältnismässig starke Schraubenfeder 14 zu überwinden, die ihrerseits eine schnelle und wirksame Bremsung des Läufers mit Hilfe der Reibungsbremsflächen 12 und 1 gewährleistet, wenn der Strom durch die Wicklung 10 abgestellt wird.
U) Die genaue Einstellung des Motors-be- reitet keinerlei Schwierigkeiten, da die re lative axiale Verschiebung zwischen Ständer und Läufer keine Veränderung des Luft spaltes verursacht. Es genügt., wenn der Anker B1 gegenüber dem Elektromagneten kern A1 um ein weniges nach links in der Zeichnung verschoben ist, wenn die Reibungs- bremsflächen 12 und 13 einander berühren.
c) Beim Lauf des Motors ist die axiale Lage des Läufers nicht durch Anschläge be stimmt, sondern durch das Gleichgewicht der axial auf den Läufer einwirkenden Kräfte der Schraubenfeder 14 und des Elektromagneten A1.
d) Das Anlassen und damit die Axial. verstellung des Läufers erfolgt stossfrei, da, wie erwähnt, keine steifen Anschlagmittel vorhanden sind, indem die Lage des Läufers beim Lauf des Motors durch das weiter oben erwähnte Gleichgewicht der auf den Läufer einwirkenden Kräfte der Feder 14 und des Magneten A1 bestimmt wird.
e) Es lässt sich erreichen, dass die in axialer Richtung wirkende Anziehungskraft des Elektromagneten A1 beim Anlassen am grössten ist, das heisst dann, wenn die axiale Verstellung des Ankers B1 gegenüber dem Elektromagnetkern A1 am grössten ist.
f) Der Verschleiss an den Reibungsbrems- flächen 12 und 13 bewirkt eine Zunahme der axialen Verstellung des Ankers B1 gegenüber dem Kern A1, wenn der Motor stillsteht, aus welchem Grunde die in axialer Richtung wir kende Anziehungskraft durch den Verschleiss innerhalb gewisser Grenzen eine Steigerung erfahren kann, im Gegensatz zu den bisher bekannten Motoren mit Kegelstumpfläufer. g) Die Motorherstellungskosten überstei gen nur um ein Weniges die des üblichen Asynchronmotors gleicher Leistung, da für die Blechpakete B1 und A, dieselben Blech lamellen wie für die Blechpakete B und A verwendet werden können.
h) Der während des Betriebes erzielte Wirkungsgrad kann jenem eines üblichen Asynchronmotors entsprechen.
Selbstverständlich können die Ausfüh rungseinzelheiten der Läuferbremsvorrich tung sowie die Durchbildung des Elektro motors (Käfigwicklung oder dergleichen). -Änderungen erfahren.
Im besonderen können zwei oder mehr ringscheibenförmige Kerne A, und ebenso viele scheibenförmige Anker B1 aus je einem Blechpaket in axialer Richtung des Läufers mit Abstand voneinander angeordnet sein, wo bei eine gesamte axiale Anziehungskraft ent steht, welche der Summe der von jedem Paar (Kern und Anker) erzeugten axialen magnetischen Kraft entspricht.