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Wechselstromkommutatormotor mit Drehzahlregelung durch Bürstenverschiebung
und mit Friktionsbremse Eine der Hauptforderungen, welche an Wechselstromkommutatormotorenmit
Drehzahlregelung durch Bürstenverdrehung und mit Friktionsbremse gestellt werden,
besteht darin, daß diese Motoren zuverlässig auf volle Drehzahl anlaufen und wieder
in möglichst kurzer Zeitspanne stillgesetzt werden können. Dabei soll die Einrichtung
zur Betätigung der Bremse unter gleichzeitiger Verdrehung der Bürsten im Aufbau
einfach und in der Erzeugung billig sein.
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Die Einrichtung zur Verdrehung der Bürsten wurde bisher von einem
zur Antriebswelle konzentrischen und um diese um einen bestimmten Winkel drehbaren
Bürstenträger gebildet, während zum Abbremsen der Antriebswelle ein Bremsklotz diente,
der um einen Drehpunkt außerhalb der Motorachse schwenkbar war. Um den Drehpunkt
des als Keil ausgebildeten Bremsklotzes, der zum Abbremsen des Motors tangential
in die Rille einer auf der Antriebswelle sitzenden Keilnutenscheibe hineinbewegt
wurde, war der mit dem Bremsklotz undrehbar verbundene Betätigungshebel schwenkbar.
Durch ein Gestänge war der Betätigungshebel mit dem verdrehbaren Bürstenträger verbunden,
so daß er beim Herausschwenken des Bremsklotzes aus der Rille der Keilnutenscheibe
den Bürstenträger in Drehrichtung mitnahm und dadurch die Bürsten aus der Ausgangsstellung
verschwenkte. Eine Rückholfeder diente dazu, einerseits den Bremsklotz in seine
Eingriffsstellung und andererseits den Bürstenträger in die Ausgangsstellung zurückzubewegen,
wobei gleichzeitig ein Schalter betätigt wurde, um den Antriebsmotor stillzusetzen.
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Diese Einrichtung weist zwei wesentliche Mängel auf. Zunächst ist
es nicht möglich, diese Einrichtung im Inneren des Motors unterzubringen, da die
radiale Entfernung zwischen der Motorwelle und dem gemeinsamen Drehpunkt für den
Bremsklotz und den Betätigungshebel einerseits und dem Angriffspunkt der diese Teile
gemeinsam beeinflussenden Rückholfeder am Bürstenträger andererseits ziemlich groß
sein muß. Dazu ergibt sich eine sperrige Bauweise mit vielen Einzelheiten, die daher
kompliziert und in der Erzeugung teuer ist. Außerdem ist aber das Einrücken eines
Bremsklotzes in einer den Umfang der Keilnutenscheibe tangierenden Kreisbewegung
nur unter Schwierigkeiten durchführbar, da geringe Abweichungen in den Abmessungen
des Bremskeiles die Bremswirkung sehr stark verändern. Ferner wird der Bremskeil,
falls dessen Schwenkbewegung zur Drehbewegung der Keilnutenscheibe gegenläufig erfolgt,
von letzterer beim Bremsvorgang mitgenommen und daher infolge der Trägheit der bewegten
Massen stark eingeklemmt. Dieser Weg ist also nicht gangbar. Ist dagegen der Drehsinn
des Antriebsmotors umgekehrt, wie bei einer bekannten Ausführung, so ist die Bremswirkung
erheblich eingeschränkt, da die Keilnutenscheibe den Bremskeil gegenläufig zu seiner
Einrückbewegung mitzunehmen sucht. Es kann daher vorkommen, daß sich die Stillsetzung
des Motors verzögert, was unbedingt vermieden werden muß.
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Bei Induktionsmotoren wurde dagegen eine Bremseinrichtung verwendet,
bei der ein Bremskörper gegen den Druck einer Feder auf elektromagnetischem Wege
in Richtung auf die Bremsflächen vorgeschoben wurde, und zwar entweder durch einen
Elektromagneten oder durch Verschiebung des Rotors infolge der Erregung der Starterwicklung.
Eine derartige Bremseinrichtung hat man bisher noch nicht zur gleichzeitigen Verdrehung
der Bürsten bei Kommutatormotoren ausgenutzt, weil eine Axialverschiebung des Rotors
eine Verbreiterung der Berührungsfläche des Kommutators mit den Bürsten erfordern
würde und die Bürsten beim Axialvorschub auf eine Bahn des Kommutators gelanen würden,
die außer-C,
halb der eingefahrenen Bahn liegt. Nach längerer Betriebszeit
bildet sich beiderseits der eingefahrenen Bahn eine Stufe, es werden die Bürsten
beim Axialvorschub beschädigt, und es würde beim Aufgleiten auf diese Stufe ein
erhebliches Bürstenfeuer entstehen, welches für den Kommutator nachteilig ist.
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Im übrigen sind auch Bremseinrichtungen für Nähmaschinenmotoren bekannt,
bei denen der Bremskörper auf mechanischem Wege, z. B. durch einen Fußtritthebel,
in Richtung auf die Bremsfläche bewegt wird, jedoch hat man eine Bremseinrichtung
dieser Art noch nicht mit einer solchen zur Verdrehung der Bürsten kombiniert.
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Als Reibungsflächen wurden häufig Flächen auf dem Lagerschild, auf
dem Lüfter od. dgl. verwendet. Demgegenüber besteht die vorliegende Erfindung, die
die oben angeführten Mängel beseitigt, darin, daß eine im Lagerschild konzentrisch
zur Antriebswelle gelagerte, durch einen Betätigungshebel zu verdrehende Hohlwelle
an dem dem Kommutator zugekehrten Ende an der Stirnseite eines Flansches die Bürsten
trägt und mit ihrem anderen, aus dem Lagerschild herausragenden, in einen Reibkonus
der Antriebsscheibe eingreifenden Ende dem Bremskörper als Lager dient, und daß
der lose auf der Hohlwelle sitzende Bremskörper mit dieser so gekuppelt ist, daß
bei einer Drehung der Hohlwelle der Bremskörper zwangsläufig axial verschoben und
damit die Bremse in oder außer Eingriff gesetzt wird.
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Eine Einrichtung dieser Art kann man ohne Schwierigkeiten in dem Motor
selbst unterbringen, so daß sie völlig abgedeckt ist. Dadurch wird an Raum gespart.
Sperrige Teile oder Gestänge, die die äußere Gestalt des Motors verschlechtern,
fallen fort. Der Bremskörper wird axial gegen die Bremsflächen bewegt, wie es bei
der obenerwähnten bekannten Bremseinrichtung der Fall ist, die keine gleichzeitige
Verdrehung der Bürsten vornimmt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Rückbewegung der Hohlwelle
in ihre Ausgangsstellung und zum Andrücken des Bremskörpers in die Eingriffsstellung
eine Spiralfeder vorgesehen, deren eines Ende in der Hohlwelle und deren anderes
am Bremskörper befestigt ist.
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Diese Ausführungsform ist deswegen besonders zweckmäßig, weil nur
eine einzige Spiralfeder vorgesehen ist, die nicht nur auf Druck, sondern auch auf
Torsion beansprucht wird, wenn die Hohlwelle bei ihrer Drehung mit Hilfe des Betätigungshebels
den Bremskörper mittels eines mit einer Schrägnut zusammenwirkenden Stiftes verschiebt,
wobei die Feder sowohl die Rückbewegung des Bremskörpers in die Eingriffslage als
auch die Rückdrehung der Hohlwelle in die Ausgangsstellung bei Freigabe des Betätigungshebels
veranlaßt.
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Ein Ausführungsbeispiel des Motors gemäß der Erfindung ist schematisch
in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch die Brems-
und Stromabnehmereinrichtung, Fig. 2 ein Beispiel der Lösung des Axialvorschubes
mittels Stiften im Bremskörper; welche in schiefe Nuten der Hohlwelle eingreifen,
Fig. 3 eine Lösung. dieses Vorschubes mittels eines Klinkenrades.
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In dem Lagerschild 10 ist ein Lager 11 befestigt, in welchem eine
Hohlwelle 12 drehbar gelagert ist. An dem nach dem Innern des Motors gekehrten Ende
der Hohlwelle 12 vorgesehenen Flansch ist ein weiteres Lager 13 vorgesehen. An der
Stirnseite des Flansches der Hohlwelle 12 ist weiter ein Bürstenhalterträger 14
mit Kästchen 15 und Bürsten 16 und am Flanschumfang ein Betätigungshebel
17 befestigt, mit welchem die Bürsten 16 auf dem Kommutator 18 verschoben
werden können und somit die Drehzahl des Motors an der Seilscheibe 19 reguliert
werden kann. Die Scheibe 19 ist auf der Antriebswelle 20 angebracht, welche durch
die Hohlwelle 12 durchgeht. Der Strom ist den Bürsten 16 über andere Bürsten 21
zugeführt, welche in den Bürstenhaltern 22 und über dem Stromabnehmersegment 23
auf dem Träger der Bürstenhalter 14 befestigt sind. Der Regelbereich ist von der
Position »ausgeschaltet« bis zum Maximum durch eine Kulisse 24 im Lagerschild 10
begrenzt, in welcher sich der Betätigungshebel 17 bewegt. Wenn der Betätigungshebel
17 und mit ihm auch die Hohlwelle 12 mit den Bürsten 16 in Richtung zum Maximum
bewegt wird, ist es notwendig, das Torsionsmoment einer auf der Hohlwelle 12 angeordneten
Spiralfeder 25 zu überwinden, deren eines Ende in der Hohlwelle 12 und deren anderes
im Bremskörper 26 befestigt ist. Durch Verdrehen der Hohlwelle 12 wird durch einen
an der Nabe der Bremse 26 vorgesehenen, in einer schiefen Nut 28 der Hohlwelle 12
geführten Führungsstift 27 nach der überwindung des durch die Spiralfeder 25 erregten
Druckeffektes der Bremskörper 26 infolge Axialverschiebung mit dem Bremsbelag 29
außer Eingriff mit der Reibungsfläche 30 im Innern der Seilscheibe 19 gebracht.
Bei der Bewegung des Betätigungshebels 17 in Richtung auf das Minimum und in die
Position »ausgeschaltet« wird der Bremskörper 26 mit dem Bremsbelag 29 durch Zusammenwirken
des Führungsstiftes 27 und der schiefen Nut 28 in der Hohlwelle 12 infolge entgegengesetzt
gerichteter Axialverschiebung in Eingriff mit der Reibungsfläche 30 auf der Scheibe
19 gebracht. Das von der Spiralfeder 5 ausgehende Torsionsmoment treibt die Bürsten
16 und den Betätigungshebel 17 in die Ausgangsposition »ausgeschaltet«. Einen
Augenblick, bevor der Betätigungshebel 17 die Position »ausgeschaltet« erreicht,
stößt ein in dem Flansch der Hohlwelle 12 befestigter Stift 31 auf den Ansatz 32
eines Schalters 33; welcher die Stromzuführung zur Wicklung des Motors unterbricht.
Der Bremskörper 26 mit dem Bremsbelag 29 ist in diesem Augenblick durch den vollen
Druck der Spiralfeder 25 an die Reibungsfläche 30 der Scheibe 19 angedrückt. Anstatt
des Führungsstiftes 27 und der schiefen Nut 28 kann auch ein Klinkenrad, welches
in Fig. 3 dargestellt ist, den Bremskörper 26 in Eingriff bringen.