DE1292238B - Synchron-Kleinstmotor mit axial verschiebbarem Laeufer - Google Patents

Synchron-Kleinstmotor mit axial verschiebbarem Laeufer

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DE1292238B
DE1292238B DE1963S0087459 DES0087459A DE1292238B DE 1292238 B DE1292238 B DE 1292238B DE 1963S0087459 DE1963S0087459 DE 1963S0087459 DE S0087459 A DES0087459 A DE S0087459A DE 1292238 B DE1292238 B DE 1292238B
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DE
Germany
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sleeve
motor
rotor
shaft
compression spring
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DE1963S0087459
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English (en)
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Stroessner Erich
Ebert Hermann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/12Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking
    • H02K7/125Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking magnetically influenced

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Description

  • Die bekannten Elektromotoren mit Verschiebeläufer arbeiten im allgemeinen so, daß bei spannungsführender Ständerwicklung der Läufer magnetisch gegen die axiale Kraft eines Schubmittels, in der Regel einer Feder, in den Ständer hinein- oder an ihn herangezogen wird, um nach Abschalten des Ständerstromes vom Schubmittel wieder in die Ausgangslage gerückt zu werden. Solche Motoren werden beispielsweise für lösbare Kupplungen und Bremseinrichtungen angewendet.
  • Bei den meisten bekannten Ausführungen solcher Motoren ist die Welle des Läufers axial verschiebbar in Lagern angeordnet, die am Ständer fest angebracht sind. Sowohl die magnetische Einrückkraft als auch die Ausrückkraft des Schubmittels wirkt dabei auf die rotierende Läuferwelle ein. Das Schubmittel, z.. B. eine Druckfeder, stützt sich dabei meistens an einem Festpunkt ab, so däß während des Betriebes des Motors zumindest an einem Ende des Schubmittels Reibung entsteht, die sich in Werkstoffverschleiß und auch Leistungsverlust auswirkt.
  • Es ist ein Elektromotor mit Verschiebeläufer bekannt (USA: Patentschrift 2 727163), bei dem sich eine als Schubmittel vorgesehene, den Läufer in seine Ausrückstellung drängende Druckfeder nicht an ; einem Festpunkt des Ständers, sondern an einem mit den Läufer rotierenden Festpunkt abstützt. Die Läuferwelle des Motors ist dabei in zwei Teile unterteilt, die teleskopartig ineinandergreifen. Der eine Wellenteil ist fest mit dem Läufer verbunden und damit zusammen mit diesem axial verschiebbar, der andere Wellenteil ist unverschiebbar im Ständer des Motors gelagert, und die Druckfeder befindet sich in dem Inneren der beiden ineinandergreifenden Wellenenden. Bei ausgeschaltetem Motor drängt die Druckfeder die beiden Wellenteile auseinander, beim Einschalten des Motors wird die Druckfeder von dem mit dem Läufer verschiebbaren Wellenteil zusammengedrückt. Die den Läufer einrückende Kraft trachtet den unverschiebbaren Wellenteil aus dem Ständer herauszudrängen, drückt ihn dadurch gegen einen feststehenden Ständerteil und verursacht damit während des Betriebes eine ständige Reibung dieses Wellenteiles.
  • Bei größeren Motoren mit größerer Leistung können derartige Reibungsverluste vernachlässigt werden; bei kleinen Motoren aber, insbesondere bei Kleinstmotoren, z. B. Synchron-Kleinstmotoren, die ohnehin nur ein geringes Drehmoment aufbringen können, würden sie untragbar sein. Dies gilt auch für den Reibungsverschleiß.
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen bereits vorgeschlagenen Synchron-Kleinstmotor mit einem samt seiner in Gleitlagern gelagerten Welle axial verschiebbarem Läufer, der beim Einschalten des Motors vom Magnetfeld des Motorständers in der axialen Richtung magnetisch aus seiner Ruhestellung in seine Betriebsstellung eingerückt und beim Ausschalten des Motors von einem sich an einem Festpunkt abstützenden Schubmittel, z. B. einer Druckfeder; wieder in seine Ruhestellung ausgerückt wird, und mit einem in der Motorachsrichtung zusammen mit dem Läufer axial verschiebbaren ferromagnetischen Hilfsanker in Form einer stirnseitig angeordneten und einem stirnseitigen Ringluftspalt gegenüberstehenden Ankerscheibe, die ebenfalls beim Einschalten des Motors vom Magnetfeld des Motorständers in der axialen Richtung magnetisch angezogen wird und die Einrückbewegung unterstützt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verschiebeläuferanordnung dieses Motors so zu verbessern, daß im Betrieb durch die Axialkräfte keine zusätzliche ständige Reibung verursacht wird. Dies wird bei einem Synchron-Kleinstmotor der genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sichmindestens eines der Gleitlager an einer die Läuferwelle koaxial umgebenden Hülse befindet, die axial verschiebbar im Mittelteil des Ständers geführt und mindestens auf einer Teilstrecke des Verschiebeweges der Läuferwelle axial zwangsbeweglich mit dieser verbunden ist, daß die Ankerscheibe an der verschiebbaren Hülse angebracht ist und daß das Schubmittel zwischen der Hülse und dem Ständer wirksam ist. Die Anordnung der Gleitlager an einer die Läuferwelle koaxial umgebenden und axial verschiebbar geführten Hülse, wobei zwischen Ständer und Hülse Schubmittel wirsam sind, ist an sich bereits in Verbindung mit der gegenseitigen axialen Verschiebung der beiden Ständerhälften eines Synchron-Kleinstmotors ähnlicher Bauart mit Verschiebeläufer vorgeschlagen worden.
  • In der Zeichnung sind an einem als Hysteresemotor ausgebildeten Synchron-Kleinstmotor zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche auch die Merkmale der Unteransprüche zeigen, dargestellt. Der Ständer des Motors besteht aus einem von der Wicklung 20 umgebenen rohrförmigen Mittelteil 1 und an diesem befestigten Polblechen 2. Die Polbleche 2 sind mittels Umbördelungen 3 und 4 an die Enden des rohrförmigen Mittelteiles 1 angenietet. An jeder Seite sind zwei Polbleche 2 angeordnet, zwischen denen sich eine nichtmagnetische Zwischenlage 5 aus Kupfer oder einem anderen elektrisch leitenden Material befindet. Die Klauen der Polbleche 2 sind gegeneinander versetzt. Die Klauen der gegenüberliegenden Seiten greifen ineinander. Durch die nichtmagnetischen Zwischenlagen 5 wird an den Polen 6 der äußeren Polbleche eine Phasenverschiebung des Magnetflusses erreicht, so daß im Arbeitsluftspalt des Rotors ein angenähertes Drehfeld entsteht. Der Läufer 7 des Motors besteht aus einem nichtmagnetischen Werkstoff, z. B: aus Aluminium. Im Bereich der Polklauen ist ein Band 8 aus Hysteresis-Werkstoff eingelegt. Die bisher beschriebene Motorkonstruktion ist bekannt. Gemäß einem älteren Vorschlag sind bei einem derartigen Motor auf einer Seite die Polbleche 2 unterbrochen, so daß Ringspalte 9 und 10 entstehen, durch die der Magnetfluß zum Mittelteil 1 hin unterbrochen ist. Den Ringspalten 9 und 10 gegenüber befindet sich eine kreisrunde Ankerscheibe 11, die beim Anlegen an die Polbleche 2 die Ringspalte 9 und 10 überbrückt. Dabei ist die Stirnseite des Mittelteiles 1 etwas zurückgesetzt (etwa 0,1 mm), um ein magnetisches Kleben der Ankerscheibe 11 zu verhindern. Den notwendigen mechanischen Halt der durch die Ringspalte 9 und 10 vom Mittelteil 1 getrennten Polbleche 2 vermittelt die z. B. aus Hartpapier bestehende und mittels einer Unterlegscheibe 201 am Mittelteil 1 befestigte Scheibe 200 in Verbindung mit den Nieten 202.
  • Im Innern des rohrförmigen Mittelteiles 1 befindet sich nun in Ausführung des Erfindungsgedankens eine verschiebbare Hülse 12, in der die Welle 13 des Läufers 7 gelagert ist. Die Welle 13 ist über eine Nabe 14 mit dem napfförmig ausgebildeten Läufer 7 verbunden. Das hintere Ende der Hülse 12 ist bei 15 im Mittelteil 1 geführt, das vordere Ende bei 16 in einem in die Bohrung des Mittelteiles 1 eingepreßten Ring 17. Das Spiel an den Lagerstellen 15 und 16 ist so bemessen, daß sich die Hülse 12 leicht verschieben läßt. Die Hülse 12 besitzt einen Bund 18, an dem sich eine Schraubendruckfeder 19 abstützt; das andere Ende der Feder 19 liegt am eingepreßten Ring 17 an. Die andere Seite des Bundes 18 bildet die Anschlagfläche für die Begrenzung der Axialbewegung der Hülse 12. Bei nicht erregter Wicklung 20 drückt die Feder 19 den Bund 18 gegen eine Anschlagfläche 21 im Innern des Mittelteiles 1. Der mögliche Hub ist mit h bezeichnet. In das hintere Ende der Hülse 12 ist eine Lagerbuchse 22, die z. B. aus Sinterbronze besteht, eingesetzt. Die Buchse 22 ragt etwas über die Stirnseite der Hülse 12 vor, und bildet die Zentrierung für die Ankerscheibe 11, die die Buchse 22 mit Spiel umfaßt. Zwischen die Nabe 14 des Läufers 7 und die Buchse 22 ist eine Stahlscheibe 23 eingelegt. Die Lagerbohrung des vorderen Lagers der Welle 13 befindet sich bei 22' unmittelbar im vorderen Ende der Hülse 12. Die Welle 13 wird gegen Axialverschiebung innerhalb der Hülse 12 durch eine Scheibe 24, die über einen Sprengring 25 am Verrutschen verhindert ist, fixiert. Auf das vordere Ende der Welle 13 ist ein Antriebszahnrad 26 aufgesetzt.
  • Der Motor arbeitet wie folgt: Bei nicht erregter Wicklung 20 ist in den Ständerteilen 1 und 2 kein magnetischer Fluß vorhanden; die Ankerscheibe 11 wird nicht angezogen. Die Feder ist dadurch in der Lage, den Bund 18 gegen die Anschlagfläche 21 zu drücken. Liegt die Wicklung 20 an Spannung, so entsteht im Mittelteil 1 ein Magnetfluß, der sich über die Polbleche 2 mit den Polen 6 über die gegenüberliegenden Polbleche zum Mittelteil 1 zu schließen versucht. Der Pfad ist jedoch durch die Ringspalte 9 und 10 unterbrochen. Der aus den Rändern 27 und 28 austretende Streufluß zieht nun die Ankerscheibe 11 an und bewegt damit den Läufer 7, Welle 13 und Hülse 12 nach rechts. Die Anziehungskraft ist größer als die Kraft der Feder 19, so daß diese zusammengedrückt wird und die Ankerscheibe 11 an den Rändern 27 und 28 zur Anlage kommt (in der Zeichnung dargestellte Situation). Die Ankerscheibe 11 kann sich vollkommen satt an die Ränder 27,28 anlegen, da sie infolge ihres Spiels zur Buchse 22 und ihres Spiels zwischen der Stirnseite der Hülse 12 und der Scheibe 23 flatterbeweglich befestigt ist. Eine Reibungsarbeit wird nicht geleistet, da am Läufer selbst nur eine verschwindend geringe Axialkraft auftritt und der größte Teil der axialen Schubkraft durch die Anziehung der Ankerscheibe 11 erzeugt wird.
  • Die Hülse 12 und die Lagerbuchse 22, die die Lagerteile der Läuferwelle 13 bilden, können aus einem Metall bestehen, das, wie z. B. Bronze, kaum eines Schmiermittels bedarf. Ein kleiner Schmiermittelvorrat kann aber beispielsweise ohne weiteres im Inneren der Hülse 12, zwischen ihren beiden Lagerstellen, untergebracht werden. Der Innenraum der Hülse 12 eignet sich dafür im vorliegenden Falle ganz besonders, da hierbei die Ankerscheibe 11 nicht der Gefahr ausgesetzt ist, mit Schmiermittel in Berührung zu kommen und dadurch etwa festzukleben.
  • In F i g. 2 ist eine Abwandlung zu dem Beispiel in F i g.1 gezeigt, indem hier die Schraubendruckfeder 19 nicht an der Außenseite der verschiebbaren Hülse 12 angeordnet ist, sondern im Inneren derselben. Dies ergibt ein leichtes Zusammensetzen des Motors bei der Fertigung und ist mit einfachen Abwandlungen der Lagerung der längsverschiebbaren Hülse 12 und der Welle 13 erreicht. Während in F i g.1 beide Lager der Welle 13 zusammen mit der Hülse 12 verschiebbar sind - die Lagerbuchse 22 ist fest mit der Hülse 12 verbunden und die Lagerbohrung 22' bildet einen Teil der Hülse 12 -, ist in F i g. 2 der Lagerring 29 fest auf der Welle 13 befestigt und das Lager 30 fest in den Mittelteil 1 eingesetzt. Der Lagerring 29 dreht sich mit der Welle 13 und liegt mit seiner Außenseite an der Innenwandung der Hülse 12 an. Das hintere Ende der Hülse 12 ist wie in F i g.1 bei 15 im Mittelteil 1 axial geführt. Am vorderen Ende der Hülse 12 dagegen ist der Lagerring 17 (F i g.1) fortgelassen und durch einen Lagerbund 120 der Hülse 12 ersetzt. Die Druckfeder 19 stützt sich mit ihrem hinteren Ende gegen einen Absatz im Hohlraum der Hülse 12 und mit ihrem vorderen Ende gegen einen Teller 31, der am feststehenden Lager 30 anliegt. Ein auf die Welle 13 am hinteren Ende aufgesetzter Stellring 32 begrenzt den Hub h der Welle 13 und somit auch der Hülse 12 und der Feder 19. Alle übrigen Einzelteile des Beispiels in F i g. 2 sind im wesentlichen die gleichen wie in F i g. 1, ihre Bezugszeichen sind daher in F i g. 2 zur besseren Übersicht fortgelassen worden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Synchron-Kleinstmotor mit einem samt seiner in Gleitlagern gelagerten Welle axial verschiebbaren Läufer, der beim Einschalten des Motors vom Magnetfeld des Motorständers in der axialen Richtung magnetisch aus seiner Ruhestellung in seine Betriebsstellung eingerückt und beim Ausschalten des Motors von einem sich an einem Festpunkt abstützenden Schubmittel, z. B. einer Druckfeder, wieder in seine Ruhestellung ausgerückt wird, und mit einem in der Motorachsrichtung zusammen mit dem Läufer axial verschiebbaren ferromagnetischen Hilfsanker in Form einer stirnseitig angeordneten und einem stirnseitigen Ringluftspalt gegenüberstehenden Ankerscheibe, die ebenfalls beim Einschalten des Motors vom Magnetfeld des Motorständers in der axialen Richtung magnetisch angezogen wird und die Einrückbewegung unterstützt, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eines der Gleitlager an einer die Läuferwelle (13) koaxial umgebenden Hülse (12) befindet, die axial verschiebbar im Mittelteil (1) des Ständers geführt und mindestens auf einer Teilstrecke des Verschiebeweges der Läuferwelle (13) axial zwangsbeweglich mit dieser verbunden ist, daß die Ankerscheibe (11) an der verschiebbaren Hülse (12) angebracht ist und daß das Schubmittel zwischen der Hülse (12) und dem Ständer wirksam ist.
  2. 2. Synchron - Kleinstmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schubmittel eine zylindrische, zur verschiebbaren Hülse (12) konzentrisch liegende Schraubendruckfeder (19) ist.
  3. 3. Synchron - Kleinstmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schraubendruckfeder (19) gegen eine im Mittelteil (1) des Ständers fest eingesetzte Buchse (17, F i g.1; 30, F i g. 2) abstützt.
  4. 4. Synchron - Kleinstmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse gleichzeitig als axiale Führung (17) der Hülse (12) dient (F i g.1).
  5. 5. Synchron - Kleinstmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse gleichzeitig als Gleitlager (30) der Läuferwelle (13) dient (F i g. 2).
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH188706A (fr) * 1934-12-20 1937-01-15 Westinghouse Electric Corp Moteur électrique synchrone à hystérésis.
CH281873A (de) * 1950-06-07 1952-03-31 Erni & Co E Einen elektrischen Synchronmotor mit einem permanentmagnetischen Rotor aufweisende Betätigungseinrichtung.
DE860651C (de) * 1950-02-15 1952-12-22 Siemens Ag Axiales Fuehrungslager fuer in Gleitlagern laufende elektrische Maschinen
US2727163A (en) * 1951-05-02 1955-12-13 Demag Zug Gmbh Axial air-gap electric motor
DE963351C (de) * 1952-03-27 1957-05-09 Meta S P A Fabrica Motori Elet Elektromotor mit im Stillstand gebremstem, zur Bremslueftung axial verschieblichem zylindrischem Laeufer
DE1066273B (de) * 1960-03-24

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