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Einphasen-Induktionsmotor Damit ein einphasiger Induktionsmotor selbsttätig
hochläuft, müssen Mittel vorgesehen sein, welche die Entwicklung eines Stillstanddrehmoments
ermöglichen.
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Ein solches Mittel ist bekanntlich eine zweite Wicklung, die im Ständer
unterzubringen und gegen die Hauptwicklung um 90 elektrische Grad versetzt
anzuordnen ist. Der Strom in dieser sogenannten Hilfswicklung muß außerdem eine
zeitliche Phasenverschiebung gegenüber dem in der Hauptwicklung fließenden Strom
aufweisen. Eine solche Phasenverschiebung läßt sich beispielsweise dadurch erzielen,
daß entweder ein Kondensator, eine Drosselspule oder ein Wirkwiderstand mit der
Hilfswicklung in Serie geschaltet und dieser Zweig dann parallel mit der Hauptwicklung
an das Netz gelegt wird. Nach dem Hochlaufen des Motors kann die Hilfswicklung abgeschaltet
werden, was meist selbsttätig mittels Wärmerelais, elektromagnetischen Relais oder
Fliehkraftschaltern geschieht. Derselbe Effekt, also ein Stillstandsdrehmoment,
läßt sich bei solchen Motoren ohne zusätzliche Kondensatoren oder Drosselspulen
auch durch eine in Form von geeignet anaeordneten Kurzschlußbügeln ausgebildete
Hilfswicklung erzielen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Einphasen-Induktionsmotor
mit einem der bekannten Mittel zur Erzielung eines Stillstandsmoments und mit auf
der Antriebswelle axial verschiebbar und frei drehbar angeordnetem Läufer, der im
Stillstand durch Federkraft relativ zum Ständer verschoben ist und im Einschaltaugenblick
durch die am Läufer angreifende magnetische Axial-Zugkraft unter überwindung der
Federkraft durch Axialverschiebung über Kupplungselemente mit der Antriebswelle
selbsttätig gekuppelt wird. Dadurch, daß bei derartigen-Motoren beim Einschalten
des Stromkreises der von der Antriebswelle entkuppelte Läufer zunächst frei auf
der Welle umläuft und erst nach seiner Axialverschiebung mit der Antriebswelle gekuppelt
wird, besitzt der Rotor bereits vor der kraftschlüssigen Verbindung mit der Antriebswelle
ein entsprechendes Drehmoment, das auf die Antriebswelle übertragen wird. Damit
kann der Motor in solchen Fällen eingesetzt werden, wo ein kräftiges Anzugsmoment
erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschiebe- und Kuppelmechanismus
zu schaffen, der betriebssicher und preisgünstig sowie in fertigungstechnischer
Hinsicht möglichst einfach sein und darüber hinaus eine günstige Verteilung der
angreifenden Kräfte und Momente bewirken sollte. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das mitnehmende Kupplungsteil am Kurzschlußring des Läufers
angebracht ist und das mitgenommene, mit der Antriebswelle vereinigte Kupplungsteil
zugleich als Abstützung für das die Federkraft ausübende Element dient.
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Als zweckmäßig hat sich dabei erwiesen, den Kurzschlußring mit klauenförmigen
Ansätzen zu versehen, die als Träger für das fest anzubringende Kupplungsteil dienen.
Das mit der Antriebswelle vereinigte Kupplungsteil kann als Stift ausgebildet sein
und das die Federkraft ausübende Element als Schraubenfeder, die sich mit ihrem
dem Stift abgewandten Ende auf der Stirnseite des Läufers abstützt.
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Eine axiale Verschiebung des Läufers, allerdings zusammen mit der
Welle, wird bereits auch bei Verschiebeläufermotoren zu Bremszwecken ausgenutzt.
Diese Motoren sind als dreiphasige Induktionsmotoren ausgeführt und besitzen einen
konischen Ständer, dementsprechend auch einen konischen Läufer.
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Beim Einschalten wird der konische Läufer durch die magnetische Zugkraft
des Ständerfeldes in den Ständer gegen die Kraft einer Bremsfeder hineingezogen.
Wird der Motor ausgeschaltet, so wird der Läufer von der Bremsfeder zurückgedrückt,
wodurch eine Bremsscheibe gegen eine Bremsfläche gepreßt wird, so daß der Motor
umgehend zum Stillstand kommt. Die axiale Bewegung des Läufers liegt dabei in der
Größenordnung von 1 bis 3,5 mm.
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Die Verwendung von Kurzschlußringen als Träger eines kuppelnden Teils
ist insoweit bereits bekannt, als es Schleudermotoren gibt, bei denen ein Läufer-Kurzschlußring
einen Bremsbelag trägt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand einer
schematischen Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt
durch den Einphasen-Induktionsmotor,
F i g. 2 eine Draufsicht
auf den Kupplungsteil, der am Kurzschlußring befestigt wird, F i g. 3 eine
Ansicht längs des Schnittes AB durch F i g. 2, F i g. 4 eine Ansicht des
Kupplungsteils im Grundriß, F i 5 eine Ansicht des Läufers mit dem Kupplungsteil
in Richtung D der F i g. 1.
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In F i g. 1 ist das die Wicklung 1 aufnehmende Ständerblechpaket
mit 2 bezeichnet, während 3 den Kurzschlußläufer darstellt, an dessen beiden
Stirnseiten sich die Kurzschlußringe 4 und 5 befinden.
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Der Läufer ist verschiebbar auf der Antriebswelle 6
angeordnet.
Zu diesem Zweck sind zwei Büchsen 7
vorgesehen, die fest an der Innenwandung
des Läufers sitzen und auf der Welle gleiten können. Der zweckmäßigerweise aus einem
geeigneten Kunststoff bestehende Ring 8 ist verschiebungssicher auf der Welle
anaebracht und dient als die eine Begrenzung für die axiale Auslenkung des Läufers.
Die andere Begrenzung wird durch den mit der Welle vereinigten Stift 9 verkörpert,
der durch eine Bohrung in der Welle hindurchgesteckt sein kann und als Mitnehmer
wirksam ist. An diesem Stift stützt sich eine Feder 10
mit ihrem Ende ab,
während das andere Federende an einer an der Stirnseite des Läufers befestigten
Ringscheibe 11 zur Anlage kommt.
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Der Kurzschlußring 5 ist so gestaltet, daß er zwei klauenförmige
Ansätze 12 aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen 13 des Kupplungsteils
14 eingreifen. Dieses Kupplungsteil kann aus Kunststoff bestehen und mit dem Kurzschlußring
verklebt sein.
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Wie die F i g. 2 und 3 erkennen lassen, enthält der
Kupplungsteil 14 Aussparungen 15 für den Stift 9.
Die Wirkungsweise
der vorbeschriebenen Anordnun- ist wie folgt: Der Läufer 3 ragt im Stillstand,
bedingt durch die Axialkraft, welche die Feder 10 auf ihn ausübt, unter anderem
abhängig von der Leistung des Motors bis zu einigen Zentimetern aus der Ständerbohrung
heraus.
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Mit dem Einschalten des Motors greift am Läufer eine solche magnetische
Zugkraft in axialer Richtung an, welche die Federkraft zu überwinden sucht. Daher
wird der Läufer in das Ständerinnere hereingezogen, wobei der Motor bereits umläuft.
Das Kupplungsteil 14 kommt schließlich in Eingriff mit dem Stift 9, wenn
der Motor bereits eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Die Drehzahl des Motors
im Augenblick des Kuppelvorgangs läßt sich abhängig vom Ausmaß der axialen Verschiebung
des Läufers gegen den Ständer und mindestens teilweise auch abhängig von der Federkonstante
der Feder 10 in Grenzen einstellen. Beispielsweise kann der Läufer zur Zeit
des Kuppelvorgangs nahezu mit Nenndrehzahl umlaufen. Durch das Schwungmoment des
Läufers wird der Stift und damit die Motorwelle 6 mitgenommen.
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Zum Zwecke der Kupplung des Läufers mit der Antriebswelle über das
am Läufer-Kurzschlußring angebrachte und das als Abstützung für das Federkraft-Element
dienende, mit der Antriebswelle vereinigte Kupplungsteil kann selbstverständlich
irgendein bekanntes Kupplungsprinzip angewandt werden, sofern es sich für den vorliegenden
Fall als zweckmäßig erweist.