DE1119997B

DE1119997B - Schwingungsisolierender Einbau von Elektromotoren

Info

Publication number: DE1119997B
Application number: DEL36055A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Janssen; Uwe Lunau; Hans Schumann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-05-02
Filing date: 1960-05-02
Publication date: 1961-12-21
Also published as: GB978323A; US3330515A

Description

Schwingungsisolierender Einbau von Elektromotoren Die Erfindung betrifft den Einbau von Elektromotoren mit sehr hohem Schwingungsisolierwirkungsgrad in Geräte, insbesondere kleiner Elektromotoren in Tongeräte. Um die Ausstrahlung der Erschütterungen von Motoren zu vermeiden, ist eine Körperschallisolierung mit überkritischer Abstimmung notwendig. Hinreichender Schwingungsisolierwirkungsgrad ist dann erreicht, wenn das Verhältnis der Resonanzfrequenz zur isolierenden Frequenz 1/3 oder kleiner wird. Durch die Netzfrequenz von 50 Hz ergibt sich eine zu isolierende Grundfrequenz von 100 Hz sowie von Frequenzen von 200 und 300 Hz als deren Oberwellen. Die Resonanzfrequenz darf somit 30 Hz nicht übersteigen. Um bei kleinen Motoren, also Motoren geringer Ausmaße, eine so tiefe Resonanzfrequenz zu erreichen, muß eine kleine Torsionsfederkonstante angestrebt werden. Das Federelement darf aus Gründen des vom Abtrieb hervorgerufenen Achsdruckes andererseits auch nicht zu weich gewählt werden. Da vor allen Dingen die Pendelschwingungen zu isolieren sind, macht man von dem Prinzip der Transformation der Torsionsfederkonstante Gebrauch und bringt das Federelement möglichst nahe an die Pendel- oder Drehschwingungsachse. Es ergibt sich so eine Mittelpunktsankopplung.
Das weitere Ergebnis dieser Erfahrungen und überlegungen war der Schwingbügelfuß, in welchem der Motor in waagerechter Lage der Achse eingelegt wird. Dabei bleibt die Formgebung des Feder- und Isolierelementes für eine niedrige Torsionskonstante von Bedeutung, es ist nicht so sehr die Härte als die Formgebung entscheidend.
Dieser Schwingbügelfuß ist jedoch nicht geeignet für den schwingungsisolierenden Einbau der Motoren in senkrechter Achslage. Hierfür, insbesondere für den Einbau kleiner Elektromotoren in Tongeräte, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Motoren mit einer an sich bekannten Mittelpunktsankopplung in die Geräte einzubauen, wobei das oder die elastischen Kopplungsglieder (Federelemente) im Formschluß unmittelbar an der profilierten Nabe anliegen und rundum in einem bestimmten horizontalen Abstand von der Nabe unter Ausnutzung der Werkstoff-bzw. Formelastizität axial und radial durch den Träger des Motors gehalten sind.
Die Kopplungsglieder, die Feder- und Konstruktionselemente der Mittelpunktsankopplung sind dazu umgestaltet worden, denn während sie bisher bei waagerechter Achslage des Motors durch dessen Gewicht nur radial beansprucht waren, sind sie jetzt axial beansprucht. Zu der Beanspruchung in nur einer Ebene senkrecht zur Achse ist die Beanspruchung in Achsrichtung hinzugekommen. Damit ergibt sich vorteilhaft auch gleichzeitig eine günstigere Möglichkeit für die Abdämmung der Axialschwingungen. Bei diesem Einbau ist im allgemeinen der Schwingbügelfuß mit seinen beiden Auflagern durch einen einfacheren Bügel mit nur einem Auflager ersetzt, währen das andere obere Auflager in der Deck- oder Gehäuseplatte des Gerätes angeordnet ist. Die Anordnung kann auch umgekehrt sein, so daß der Bügel das obere Auflager trägt und das untere in der Bodenplatte des Gerätes angeordnet ist. Grundsätzlich ist somit das eine Auflager in einer Oberplatte und das andere in einer Unterplatte. Der Bügel kann vorteilhaft zu einem Abschirmtopf oder zu einem Mantel für günstige Kühlluftführung umgewandelt werden oder zu beiden gleichzeitig.
Der achssenkrechte Einbau läßt unterscheiden zwischen einem oberen und einem unteren Ankopplungsauflager. Bei entsprechenden Abmessungen des Motors und einem entsprechenden Abstand der Deckplatte des Gerätes von der Bodenplatte kann vorteilhaft der Bügel überhaupt entfallen, indem das untere Ankopplungsauflager auf die Bödenplatte des Gehäuses gesetzt oder in diese eingesetzt wird. Diesem Einbau kommen die räumlichen Ausmaße vieler Tongeräte und ihrer Antriebsmotoren sehr entgegen. Unter der Voraussetzung, daß der Antrieb an dem oberen Wellenende erfolgt und durch ihn keine zu hohen Achsdrücke entstehen, wird ferner erfindungsgemäß auf das untere Ankopplungslager überhaupt verzichtet, oder es wird durch eine einfache elastische Abstützung ersetzt.
In diesem Falle ist der Motor nur in seinem oberen Ankopplunglager aufgehängt. Muß mit Einschaltstößen gerechnet werden, die Pendelungen um das obere Auflager verursachen könnten, so sind diese leicht durch die vorerwähnten elastischen Stützen an der unteren Stirnseite des Motors abzufangen. Solche Stützen sind z. B. ein elastischer Pimpel oder ein elastischer Hohlzylinder, eingesetzt zwischen die Stirnseite des Motors und den Boden des Gerätes. Letzterer kann gleichzeitig vorteilhaft zur Kühlluftzuführung vom Boden des Gerätes her genutzt werden. Als weitere Möglichkeit ergeben sich schließlich mit der die Stöße verursachenden Schalteinrichtung gekuppelte elastische Anstellbacken für den Motor.
Als besonders günstige Form für die Nabe der Mittelpunktsankopplung mit niedriger Torsionskonstante bei guter mechanischer Festigkeit für den Antrieb hat sich eine kurzarmige, breitarmige und gleicharmige Kreuzform erwiesen, die etwa durch mehr oder weniger tiefes Eindrücken oder Einbauchen der Seiten eines Quadrates entsteht. Die zugehörige äußere Randform des Federelementes aus hochelastischem Werkstoff, z. B. Gummi, ist wiederum ein Quadrat, dessen Diagonalen sich mit jenen der Kreuzform decken.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 bis 8 in schematischer Weise Ausführungsbeispiele für den erfindungsgemäßen Einbau von Motoren, Fig.9 und 10 die erfindungsgemäße elementare Form der Ankopplungselemente zur Abdämpfung der Torsionsschwingungen und Fig. 11 bis 14 Beispiele für die konstruktive Ausbildung.
Nach Fig. 1 ist der Motor 1, der sowohl ein Innenläufer als auch ein Außenläufer sein kann, in senkrechter Achslage mit Hilfe des Bügels 2 eingebaut, der das untere Ankopplungsauflager 3 trägt und mit seinen Schenkeln an der Deckplatte 4 befestigt ist. Die Deckplatte 4 ist Träger des oberen Ankopplungsauflagers 5. Da das untere Ankopplungsauflager 3 das Gewicht des Motors mitträgt, so daß von einem stehenden Einbau gesprochen werden kann, kann es für diese Beanspruchung abweichend vom oberen Auflager ausgeführt sein.
An Stelle des zweischenkeligen Bügels kann auch ein einschenkeliger Bügel treten. Ebenso kann der Bügel durch einen Topf ersetzt sein, der als Abschirmtopf wirkt oder mit entsprechenden Durchbrüchen die Abkühlung des Motors begünstigt. Vorteilhaft wird eine besonders gute Kühlung bei der Ausführung nach Fig. 2 erreicht. Nach ihr sind das Wellenende des Motors auch nach unten verlängert und ein Radiallüfterflügel6 aufgesetzt. Der Topf ist um die Haube 7 erweitert, so daß sich die Wirkung eines Radialventilators ergibt, der nach den eingezeichneten Strömungspfeilen 8 die Luft am Motor vorbei- bzw. durch ihn hindurchbläst.
Die Elemente der Ankopplung der Auflager sind in ihrer charakteristischen Form zur Abdämmung der Torsionsschwingungen den Fig. 9 und 10 zu entnehmen. Nach Fig. 9 hat die Ankopplungsnabe 9 des Motorständers 10 die äußere Form eines Kreuzgriffes, entstanden aus einem Quadrat mit verrundeten Ecken, dessen Seiten eingebaucht sind. Der Außenrand des diese Nabe umfassenden Feder elementes 11 entspricht einem Quadrat, dessei Diagonalen sich mit den Diagonalen des Kreuzgriffe; decken. Die Ankopplungselemente nach Fig. 1( unterscheiden sich von jenen nach Fig. 9 nur durct die noch mehr der Kreuzform angenäherte Nabe 12 Fig. 11 und 12 lassen die konstruktive Ausführung des Einbaues eines Motors mit einem Bügel erkennen Das Federelement, hier mit 13 bezeichnet, hat einen Flansch 14, mit dem es im unteren Auflager auf dem Bügel 15 liegt, während es im oberen Auflager gegen die Deckplatte 16 von unten her anliegt.
Der Motor 17 ist somit in axialer Richtung zwischen der Deckplatte 16 und dem Bügel 15 elastisch gelagert. Die Anpassung zur Dämmung der Axialschwingungen erfolgt durch die Dimensionierung der Dicken des Federelements in Achsrichtung und gegebenenfalls durch die Wahl der Krümmung der Kalottenform, die dem Federelement auf der Flanschseite gegeben wird.
Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung beim Einbau des Motors 17 zwischen die Deckplatte 18 und die Bodenplatte 19 des Gerätes. Öffnungen 20 in der Bodenplatte begünstigen die Belüftung des Motors. Fig. 13 läßt hier die konstruktive Ausführung erkennen.
Der Einbau nach Fig. 4 unterscheidet sich gegenüber jenem nach Fig. 3 durch die zur Erhöhung der Abdämmung der Axialschwingungen zwischen die Kopplungselemente und die Deck- bzw. Bodenplatte gesetzten Federn oder Federbügel 21 und 22. Diese Anordnung empfiehlt sich beim Auftreten schwer zu beherrschender Axialschwingungen und außerdem für schwerere Antriebe. Hierzu gibt Fig. 14 einen Anhalt für die konstruktive Ausführung; doch ist hier der obere Federbügel fortgelassen, was, da es sich ebenfalls um eine stehende Anordnung handelt, gegebenenfalls geschehen kann. Der verbleibende untere Federbügel 23 erlaubt andererseits durch verschiedene Ausführungen in der Höhe die Anpassung zwischen der Größe des Motors und dem Abstand der Deck- und Bodenplatte des Gerätes voneinander.
Gegenüber diesen stehenden Anordnungen zeigen Fig. 5 bis 8 hängende Anordnungen. Als weitere Vereinfachung entfällt das untere Ankopplungsauflager. Der Motor hängt im oberen Auflager. Dessen Federelement ist entweder wie nach Fig. 5 als sogenannter Einknöpfgummi 24 einstückig oder geteilt nach Fig.8 aus einem Gummiprofilteil25 und einer Gummideckscheibe 26 ausgeführt. In beiden Fällen sind für das Federelement die Grundformen nach Fig. 9 bzw. 10 beibehalten. Während das Federelement als Einknöpfgummi 24 besonders vorteilhaft für leichtere Antriebe ist, eignet siclf das aus zwei Teilen bestehende Federelement mehr für schwerere Antriebe. Für die erste Ausführung hat die Ankopplungsnabe einen Flansch 27 erhalten. Der Motor kann in beiden Fällen um seinen Aufhängepunkt pendeln. Solche Pendelungen können durch Einschaltstöße über den Abtrieb auf der Welle 29 angestoßen werden. Um sie zu vermeiden, sind Anstellbacken 30, 31 anzuordnen, die während der Schaltvorgänge am Motor zur Anlage kommen.
Eine andere Möglichkeit, die durch Schaltvorgänge angefachten Pendelungen zu dämpfen, ist in Fig. 6 dargestellt.
Zwischen die Unterseite des Motors 32 und die Bodenplatte 33 ist ein elastischer Hohlzylinder 34, z. B. ein Stück Gummischlauch, achsengleich zum Motor eingesetzt. Durch Löcher 35 in der Bodenplatte ergibt sich dadurch gleichzeitig eine vorteilhafte Belüftung des Motors 32.
Fig. 7 zeigt als weitere Möglichkeit die Dämpfung solcher Pendelungen durch einen gegen die untere Stirnseite des Motors gesetzten Pimpel36, der als Einknöpfgummi in die Bodenplatte 37 eingesetzt ist.
Die Erfindung kann mit gleichem Vorteil auch für kleine elektrische Generatoren verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schwingungsisolierender Einbau von Elektromotoren in senkrechter Achslage in Geräte, insbesondere von kleinen Elektromotoren in Tongeräte, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren mit einer an sich bekannten Mittelpunktsankopplung in die Geräte eingebaut sind, wobei das oder die elastischen Kopplungsglieder (Federelemente) im Formschluß unmittelbar an der profilierten Nabe anliegen und rundum in einem bestimmten horizontalen Abstand von der Nabe unter Ausnutzung der Werkstoff-, bzw. Formelastizität axial und radial durch den Träger des Motors gehalten sind.
2. Einbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randform der Nabe (9) der Mittelpunktsankopplung einem Quadrat mit verrundeten Ecken und eingebauchten Seiten entspricht.
3. Einbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (12) eine kurzarmige, breitarmige und gleicharmige Kreuzform hat.
4. Einbau nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Randform eines die Nabe umschließenden gummielastischen Federelementes (11) ein Quadrat ist, dessen Diagonalen sich mit den Diagonalen der Nabe decken.
5. Einbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (11) einen Flansch hat, mit dem es an dem Träger, in den es eingesetzt ist, aufliegt bzw. anliegt.
6. Einbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (11) auf der Flanschseite die Form einer Kalotte hat.
7. Einbau nach -Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ankopplungsauflager (5) in eine Deckplatte (4) und das untere Ankopplungsauflager (3) in einem an der Deckplatte befestigten zweischenkeligen Bügel (2) eingesetzt sind. B.
Einbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (2) nur einschenkelig ist.
9. Einbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (2) durch einen den Motor (1) umschließenden Topf ersetzt ist.
10. Einbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf aus einem magnetisch und elektrisch abschirmenden Werkstoff besteht.
11. Einbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf Durchbrechungen für die Belüftung des Motors hat.
12. Einbau nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf um eine Haube (7) mit zentraler Öffnung erweitert ist und die Haube ein auf das eine Wellenende des Motors aufgesetztes Ventilatorflügelrad (6) umschließt.
13. Einbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ankopplungsauflager in eine Deckplatte (18) und das untere Ankopplungsauflager in eine Bodenplatte (19) des Gerätes auf- bzw. eingesetzt sind.
14. Einbau nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ankopplungsauflager und die Deck- bzw. Bodenplatte des Gerätes Federelemente (21, 22) zur Isolierung der Axialschwingungen gesetzt sind.
15. Einbau nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte um das Ankopplungsauflager herum Durchbrechungen (20) für die Belüftung des Motors (17) aufweist.
16. Einbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (28) nur mit dem oberen Ankopplungsauflager an der Deckplatte oder einer Tragplatte des Gerätes aufgehängt ist.
17. Einbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (24) des Ankopplungsauflagers einstückig als Einknöpfgummi ausgeführt ist.
18. Einbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe des Ankopplungsauflagers einen Flansch (27) hat.
19. Einbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement des Ankopplungsauflagers zweistückig, aus dem Profilteil (25) und der Deckscheibe (26) bestehend, ausgeführt ist.
20. Einbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einschalteinrichtung des Motors (28) Anstellbacken (30, 31) für den Motor verbunden sind.
21. Einbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die untere Stirnseite des Motors (32) und die Bodenplatte (33) des Gerätes ein elastischer Hohlzylinder (34) gleichachsig mit dem Motor (32) eingesetzt ist.
22. Einbau nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (33) innerhalb der Aufsetzfläche des Hohlzylinders (34) Durchbrechungen (35) zur Belüftung des Motors (32) hat.
23. Einbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die untere Stirnseite des Motors in die Bodenplatte (37) des Gerätes ein elastischer Pimpel (36) eingesetzt ist.
24. Einbau nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Pimpel (36) als Einknöpfgummi ausgeführt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 526 226, 952197; französische Patentschrift Nr. 676 228; USA.-Patentschrift Nr. 498126; deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 485.