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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.