DE102004056508B3

DE102004056508B3 - A coupling for synchronous electric motors has a flexible roller between the outer cylinder and shaft which has a progressive ramp to trap the flexible cylinder

Info

Publication number: DE102004056508B3
Application number: DE200410056508
Authority: DE
Inventors: Werner Hangmann; Oliver Grote; Norbert Krogmeier
Original assignee: Hanning Elektro Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Hanning Elektro Werke GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-11-25

Abstract

To enable the motor to reach a working torque speed the drive shaft (10)is allowed to rotate within the driven cylinder (12) until the friction between the shaft and driven cylinder causes the intermediate rubber roller (20) to ride up the ramp (16) to contact a shaft projection (14).

Description

Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor mit Anlaufeinrichtung in der Antriebsverbindung zwischen dem Motor und einer Last, mit einer mit dem Rotor des Synchronmotors rotationsverbundenen, hohlzylindrischen Trommel und einer konzentrisch und frei drehbar innerhalb des Rotors gelagerten, die Trommel durchlaufenden Welle, einem radial vorspringenden Mitnehmernocken auf der Außenfläche der Welle oder der Innenfläche der Trommel sowie einem losen Mitnehmerteil zwischen der Welle und der Innenfläche der Trommel.The The invention relates to a synchronous motor with starting device in the drive connection between the engine and a load, with a with the rotor of the synchronous motor rotationsverbundenen, hollow cylindrical Drum and one concentric and freely rotatable within the rotor mounted, the drum passing shaft, a radially projecting Driving cam on the outer surface of the Wave or the inner surface the drum and a loose driver part between the shaft and the inner surface the drum.

Sogenannte Synchronmotoren, also Elektromotoren mit einem permanentmagnetischen Rotor, der durch eine Spule umgeben wird, die sich auf einem Blechpaket befindet, lassen sich erheblich preiswerter herstellen als Asynchronmotoren. Sie haben jedoch den Nachteil, dass sie beim Start nur über einen relativ sehr geringes Drehmoment verfügen.So-called Synchronous motors, ie electric motors with a permanent magnetic Rotor surrounded by a coil resting on a laminated core can be manufactured significantly cheaper than asynchronous motors. However, they have the disadvantage that they only have one at startup have relatively low torque.

Es sind daher zahlreiche Kupplungseinrichtungen bekannt, die eine Antriebsverbindung zwischen dem Synchronmotor und der anzutreibenden Last, beispielsweise einer Förderpumpe einer Geschirrspülmaschine, herstellen, nachdem der Rotor der Synchronpumpe einen bestimmten Drehwinkel zurückgelegt hat. Bekannte Kupplungseinrichtungen dieser Art umfassen beispielsweise eine mit dem Rotor des Motors verbundene hohlzylindrische Trommel und eine drehbar in dem Rotor gelagerte und diesen sowie die Trommel koaxial durchlaufende Welle. Auf der Außenfläche der Welle und/oder der Innenfläche der Trommel befinden sich zusammenwirkende Nocken, die in Eingriff treten, wenn der Rotor bereits einen Freiwinkel zurückgelegt hat, so dass der Rotor zunächst im wesentlichen unbelastet hochlaufen kann. Wenn der Rotor bereits eine erhöhte Drehzahl erreicht hat, ist es ihm möglich, das Trägheitsmoment der Last zu überwinden und etwaige Haftreibungen oder Selbsthemmungen im Antriebszug loszubrechen.It Therefore, numerous coupling devices are known which have a drive connection between the synchronous motor and the load to be driven, for example a feed pump a dishwasher, After the rotor of the synchronous pump a certain Rotated angle covered Has. Known coupling devices of this type include, for example a hollow cylindrical drum connected to the rotor of the motor and a rotatably mounted in the rotor and this and the drum coaxial continuous wave. On the outer surface of the shaft and / or the Inner surface of the Drum are cooperating cams which engage, if the rotor has already covered a clearance angle, so that the rotor first in can run substantially unloaded. If the rotor already an increased It has reached the moment of inertia of the engine To overcome the burden and break any friction or self-locking in the drive train.

Diese Art von Kupplungen ermöglicht jedoch systembedingt nur einen Freiwinkel von deutlich unterhalb von 360°. Nach Zurücklegen eines derartigen Winkels beim Anlaufen eines Synchronmotors erreicht dieser jedoch häufig noch nicht die Enddrehzahl, so dass das Drehmoment noch begrenzt ist und Lasten mit hohem Trägheitsmoment nicht mitgenommen werden können. Eine derartige Kupplung für einen Synchronmotor ist aus der WO 94/21026 bekannt.These Type of couplings allows however systemically only a clearance angle of significantly below of 360 °. After returning reaches such an angle when starting a synchronous motor this, however, often still not the final speed, so the torque is still limited and loads with high moment of inertia can not be taken. Such a coupling for a synchronous motor is known from WO 94/21026.

Die DE 38 39 752 A1 beschreibt eine weitere entsprechende Kupplungseinrichtung, bei der ein gewisser Freilauf dadurch erzeugt wird, dass die Welle einen drehfest angebrachten Gewindezapfen mit Außengewinde aufweist, der eine Gewindemutter antreibt. Die Gewindemutter befindet sich in einem Hohlraum, der sich in der Laufradnabe einer angetriebenen Pumpe befindet. Wird die Gewindemutter durch die Welle angetrieben, so bewegt sie sich axial in dem Hohlraum der Laufradnabe. Die Mitnahme des Laufrades erfolgt schließlich über den axialen Anschlag der Gewindemutter in der Laufradnabe. Um den Anschlag zu dämpfen, werden axial zwei Schraubendruckfedern in die Laufradnabe eingefügt.The DE 38 39 752 A1 describes a further corresponding coupling device in which a certain freewheel is generated in that the shaft has a rotatably mounted threaded pin with external thread, which drives a threaded nut. The nut is located in a cavity located in the impeller hub of a driven pump. If the nut is driven by the shaft, it moves axially in the cavity of the impeller hub. The entrainment of the impeller finally takes place via the axial stop of the threaded nut in the impeller hub. To dampen the stop, two helical compression springs are inserted axially into the impeller hub.

Zum weiteren Stand der Technik wird auf die US 6,217,452 , die DE 34 20 371 C2 , die WO 99/48189 und die EP 723 329 A2 Bezug genommen. Bei zahlreichen bekannten Lösungen befinden sich zwischen zwei Anschlägen, die mit dem Wellenabschnitt und der Innenfläche der Trommel verbunden sind, elastische Körper, beispielsweise Gummirollen, die der Anschlagdämpfung dienen. Bekannt sind auch Lösungen, die aneinander vorbei laufende Mitnehmernocken aufweisen, die lediglich durch einen eingefügten elastischen Mitnehmerkörper in Eingriff gebracht werden. Diese Lösungen können unter Umständen einen Freilaufwinkel von über 360° aufweisen.For further prior art is on the US 6,217,452 , the DE 34 20 371 C2 WO 99/48189 and the EP 723 329 A2 Referenced. In many known solutions are between two stops, which are connected to the shaft portion and the inner surface of the drum, elastic body, such as rubber rollers, which serve the stop damping. Solutions are also known which have drive cams running past each other, which are engaged only by an inserted elastic driver body. Under certain circumstances, these solutions can have a freewheel angle of over 360 °.

Alle bekannten Lösungen haben den grundsätzlichen Nachteil, dass sie einerseits nur einen zu kleinen Freilaufwinkel bieten und in anderen Fällen relativ kompliziert aufgebaut sind und zahlreiche Teile umfassen, die die Herstellung und Montage verteuern.All known solutions have the fundamental Disadvantage that on the one hand only too small freewheel angle offer and in other cases relatively are complicated and include numerous parts that the Making production and assembly more expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronmotor mit Anlaufeinrichtung der obigen Art zu schaffen, die bei sehr einfachem Aufbau einen relativ großen Freilauf- oder Anlaufwinkel bietet.Of the Invention is based on the object, a synchronous motor with start-up device to create the above type, which is a relatively simple construction huge Freewheeling or starting angle offers.

Die Aufgabe wird durch die Anlaufvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.The The object is achieved by the starting device according to claim 1.

Bei dieser Anlaufeinrichtung für Synchronmotoren läuft das Mitnehmerteil oder der Mitnehmerkörper auf die Rampe auf, bevor er endgültig von dem Mitnehmernocken erfaßt wird. Während des Auflaufens auf die Rampe kommt es zu einer zunehmenden Verklemmung des Mitnehmerkörpers zwischen der Rampe und der Gegenfläche, beispielsweise der Innenfläche der Trommel. Dadurch kommt es zu entsprechender Reibung an der der Rampe gegenüberliegenden Fläche, etwa der Innenfläche der Trommel, die bewirkt, dass die Trommel mit entsprechendem Schlupf mitgenommen wird.at this starting device for Synchronous motors is running the driver or the driver body on the ramp before he finally detected by the drive cam becomes. While crawling on the ramp causes an increasing jam of the driver body between the ramp and the mating surface, for example the inner surface of the Drum. This leads to corresponding friction at the ramp opposite Area, about the inner surface the drum, which causes the drum with appropriate slip is taken.

Der Mitnehmernocken mit der Rampe kann grundsätzlich sowohl auf der Außenfläche der Welle als auch auf der Innenfläche der Trommel vorgesehen sein. Bevorzugt ist allerdings die Anbringung auf der Außenfläche der Welle, da diese Welle wegen ihres relativ geringen Durchmessers nur schlecht durch Reibwirkung, die von der Trommelseite ausgeht, in Drehung versetzt werden kann.The drive cam with the ramp can vorgese basically both on the outer surface of the shaft and on the inner surface of the drum be. Preferably, however, the attachment to the outer surface of the shaft, since this wave due to their relatively small diameter only bad by friction, emanating from the drum side, can be set in rotation.

Da bei Synchronmotoren die Drehrichtung nicht festliegt, befinden sich naturgemäß auf beiden Seiten des Mitnehmernockens entsprechende Rampen. Diese Rampen weisen einen vorgegebenen Anstieg auf, von dessen Länge abhängt, wie rasch die Kupplung eingreift.There with synchronous motors, the direction of rotation is not fixed, are naturally on both sides the Mitnehmerockens corresponding ramps. These ramps have one predetermined increase, on whose length depends, how fast the clutch intervenes.

Das Mitnehmerteil kann die Form einer Rolle aufweisen, deren Achse parallel zu der Achse der Wellenverbindung verläuft. Es besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi oder einem anderen, elastomeren Material, das eine möglichst hohe Abriebfestigkeit aufweisen sollte.The Mitnehmererteil may have the form of a roller whose axis parallel extends to the axis of the shaft connection. It consists of an elastic Material, for example made of rubber or another, elastomeric Material that one as possible should have high abrasion resistance.

Das Eingriffsverhalten kann in einfacher Weise durch Auswahl bzw. Auswechseln des Mitnehmerteils variiert werden. Je größer der Durchmesser dieses Teils ist, desto früher kommt es zu einer vollständigen Verklemmung von Trommel und Welle.The Engagement behavior can be easily selected or replaced of the driver can be varied. The larger the diameter of this Part is, the sooner it comes to a complete Jamming of drum and shaft.

Variiert werden kann auch das Material des Mitnehmerteils durch Auswahl unterschiedlicher Reibwerte.varies can also be the material of the driver part by selecting different coefficients of friction.

Die Erfindung hat nicht nur den Vorteil, dass sie einen vergrößerten Freilaufwinkel wegen des schleifenden Eingriffs der Kupplung ermöglicht. Sie besteht aus nur wenigen Teilen und ist daher kostengünstig herstellbar und erfordert nur wenig Wartung. Sie vermeidet im übrigen ein scharfes Anschlaggeräusch, das beim Zusammenwirken von zwei Mitnehmernocken auf der Außenseite der Welle und auf der Innenseite der Trommel auftritt. Drehmomentspitzen beim Anlaufen des Motors können ohne Materialbelastung abgefedert werden.The Not only does the invention have the advantage of having an increased freewheel angle because of the sliding engagement of the clutch allows. It consists of only a few parts and is therefore inexpensive to produce and requires little maintenance. It also avoids the rest sharp impact noise, the interaction of two drive cams on the outside the shaft and on the inside of the drum occurs. Torque peaks when Starting the engine can be cushioned without material stress.

Im folgenden wird eine Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.in the The following will be an embodiment with the attached Drawings closer explained.

1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kupplung in einer Phase vor dem Kupplungseingriff; 1 is a cross section through a coupling according to the invention in a phase before the clutch engagement;

2 ist eine entsprechende Darstellung und zeigt den vollen Kupplungseingriff. 2 is a corresponding representation and shows the full clutch engagement.

In 1 wird die Welle mit 10 bezeichnet. Es handelt sich beispielsweise um die Ausgangswelle des nicht dargestellten Synchronmotors. Die Welle ist beispielsweise innerhalb des nicht dargestellten Rotors des Motors gelagert. Auf der Ausgangsseite ist sie beispielsweise mit einer Förderpumpe einer Geschirrspülmaschine verbunden. Die Welle 10 ist konzentrisch von einer zylindrischen Trommel 12 umgeben, die beispielsweise mit einem nicht gezeigten Rotor des Motors verbunden ist. Auf dem Umfang der Welle 10 ist ein Mitnehmernocken 14 fest angebracht, der radial in Bezug auf die gemeinsame Achse von Welle und Trommel vorspringt und den Zwischenraum zwischen diesen im wesentlichen überspannt. Der Mitnehmernocken 14 ist auf beiden Seiten, bezogen auf den Umfang der Welle 10, mit zum Mitnehmernocken 14 hin ansteigenden Rampen 16 und 18 versehen. Der Anstieg kann kontinuierlich oder progressiv sein. Es können ansteigende Abschnitte und wiederum konzentrische Abschnitte kombiniert werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein nicht bezeichneter erster ansteigender Abschnitt kombi niert mit einem anschließenden, sich bis zum Mitnehmernocken 14 erstreckenden, im wesentlichen konzentrischen Abschnitt.In 1 will the wave with 10 designated. It is, for example, the output shaft of the synchronous motor, not shown. The shaft is supported, for example, within the rotor, not shown, of the engine. On the output side, for example, it is connected to a feed pump of a dishwasher. The wave 10 is concentric with a cylindrical drum 12 surrounded, for example, is connected to a not shown rotor of the motor. On the circumference of the shaft 10 is a driver socks 14 fixedly mounted, which projects radially with respect to the common axis of shaft and drum and spans the space between them substantially. The driving cam 14 is on both sides, based on the scope of the wave 10 , with to the driving cam 14 towards rising ramps 16 and 18 Mistake. The increase can be continuous or progressive. You can combine rising sections and concentric sections. In the illustrated embodiment, an unnamed first rising portion is combi ned with a subsequent, up to the drive cam 14 extending, substantially concentric section.

Zwischen der Welle 10 und der Innenfläche der Trommel 12 befindet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Rolle 20 aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi oder einem Kunststoff-Elastomer. Diese Rolle 20 ist zylindrisch, mit einer Achse, die sich parallel zu der gemeinsamen Achse von Welle und Trommel erstreckt. Der Durchmesser entspricht im wesentlichen dem radialen Abstand zwischen dem Umfang der Welle 10 und der Innenfläche der Trommel 12. Diese Rolle kann daher in dem Bereich außerhalb der beiden Rampen 16, 18 frei zwischen der Welle 10 und der Innenfläche der Trommel abrollen. Das bedeutet, dass in diesem Bereich der Synchronmotor im wesentlichen ohne Bremsung hochlaufen kann. Erst wenn die Rolle eine der Rampen 16 oder 18 erreicht, ist dieses freie Abrollen nicht mehr möglich. Die Rolle 20 wird gequetscht und zugleich fest gegen die Innenfläche der Trommel 12 gedrückt. Sie bewegt sich dann über eine der Rampen 16, 18 bis hin zu dem Mitnehmernocken 14.Between the wave 10 and the inner surface of the drum 12 is in the illustrated embodiment, a role 20 made of an elastic material, for example rubber or a plastic elastomer. This role 20 is cylindrical with an axis extending parallel to the common axis of the shaft and drum. The diameter substantially corresponds to the radial distance between the circumference of the shaft 10 and the inner surface of the drum 12 , This role can therefore be in the area outside the two ramps 16 . 18 free between the shaft 10 and roll off the inner surface of the drum. This means that in this area the synchronous motor can run up without braking. Only when the role of one of the ramps 16 or 18 reached, this free rolling is no longer possible. The role 20 is crushed and at the same time firmly against the inner surface of the drum 12 pressed. She then moves over one of the ramps 16 . 18 up to the driver socks 14 ,

Die Endstellung ist in 2 gezeigt. In 2 sind die bereits in 1 verwendeten Bezugsziffern eingetragen, so dass eine erneute Erläuterung der einzelnen Teile nicht erforderlich ist.The end position is in 2 shown. In 2 are already in 1 used reference numbers, so that a re-explanation of the individual parts is not required.

In der eingequetschten Stellung der Rolle 20 wird diese fest gegen die Innenfläche der Trommel 12 gedrückt, so dass hier eine erhebliche Reibung ausgeübt wird, die zunehmend zur Mitnahme der Welle 10 bei der Drehung Trommel 12 führt.In the pinched position of the roll 20 This will be firmly against the inner surface of the drum 12 pressed, so that here a considerable friction is exerted, which increasingly to take along the shaft 10 drum during rotation 12 leads.

Es ist aber auch möglich, die Trommel 12 als getriebenes Teil und die Welle 10 als treibendes Teil einzusezten. Auch in diesem Falle wird beim Auflauf der Rolle 20 auf eine der Rampen 16, 18 die zunehmende Reibung der Rolle an der Innenfläche der Trommel zu einer zunehmenden Drehmomentübertragung zwischen beiden führen.But it is also possible, the drum 12 as a driven part and the shaft 10 as a driving part einusezten. Also in this case, when the casserole rolls 20 on one of the ramps 16 . 18 the increasing friction of the roller on the inner surface of the drum lead to an increasing torque transmission between the two.

Sowohl die Welle als auch die Trommel können das antreibende Teil bilden, während das jeweils andere Teil mit zunehmendem Reibungseingriff mitge nommen wird. Ebenso ist es möglich, den Mitnahmenocken 14 auf der Innenfläche der Trommel anzuordnen.Both the shaft and the drum can form the driving part, while the other part is mitge with increasing frictional engagement mitge taken. Likewise, it is possible the driving socks 14 to arrange on the inner surface of the drum.

Bei der Formulierung der Patentansprüche und der Darstellung des Ausführungsbeispiels ist davon ausgegangen worden, daß die Trommel mit dem Rotor des Motors in Verbindung steht und von der Welle, die die Last antreibt, durchlaufen wird.at the wording of the claims and the representation of the embodiment It has been assumed that the drum with the rotor of the engine and of the shaft that drives the load is going through.

Die Erfindung kann in jede Antriebsverbindung integriert werden, durch die eine Drehbewegung übertragen wird. Wenn die angetriebene Last ein Pumpenrad ist, kann die erfindungsgemäße Verbindungskupplung beispielsweise auch in die Nabe des Pumpenrades eingebaut werden.The Invention can be integrated into any drive connection, by which transmit a rotational movement becomes. If the driven load is an impeller, the connection coupling according to the invention For example, be installed in the hub of the impeller.

Claims

Synchronous motor with starting device in the drive connection between the motor and a load, with a rotatably connected to the rotor of the synchronous motor, hollow cylindrical drum ( 12 ) and a concentrically and freely rotatably mounted within the rotor, the drum passing through shaft ( 10 ), a radially projecting driving cam ( 14 ) on the outer surface of the shaft ( 10 ) or the inner surface of the drum ( 12 ) and a loose driver part ( 20 ) between the shaft ( 10 ) and the inner surface of the drum ( 12 ), characterized in that in the circumferential direction in front of the driving cam ( 14 ) on both sides in each case one in the radial direction to the drive cam ( 14 ) rising ramp ( 16 . 18 ) is provided and that the driver part ( 20 ) consists of an elastic material.

Synchronous motor according to claim 1, characterized in that the driver part is a cylindrical roller ( 20 ).

Synchronous motor according to one of the preceding claims, characterized in that on both sides of the driving cam ( 14 ) Ramps ( 16 . 18 ) are provided.

Synchronous motor according to one of the preceding claims, characterized in that the driving cam ( 14 ) on the shaft ( 10 ) is located.

Synchronous motor according to one of the preceding claims, characterized in that the ramp ( 16 . 18 ) increases continuously in the radial direction.

Synchronous motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ramps ( 16 . 18 ) progressively increase in the radial direction.

Synchronous motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ramps ( 16 . 18 ) are combined from concentric and rising sections.