DE1763855A1 - Synchronmotor mit eindeutig vorgebbarer Drehrichtung - Google Patents

Description

"Synchronmotor mit eindeutig vorgebbarer Drehrichtung"

Für diese Anmeldung werden die Prioritäten der USA-Serial

No. 664.533 vom 50.August 1967 und der USA-Serial

No. 664o967 vom 1» September 1967 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronmotor, dessen Drehrichtung mittels einer Einweg-Vorrichtung eindeutig vorgebbar ist.

Es sind bereits mehrere Synchronmotoren bekannt geworden, welche einen aus einem Permanentmagneten bestehenden Rotor aufweisen. Diese verhältnismäßig kleine Abmessungen aufweisenden Synchronniotore finden vorzugsweise bei zeitgebenden Vorrichtungen etwa bei Uhren und Zeitfolgeschaltern für automatische Waschmaschinen Verwendung.

Ein Problem, welches im Zusammenhang mit Synchronmotoren auftritt, die einen Permanentmagneten als Rotor aufweisen, besteht darin, daß der Rotor, nach dem der Strom an den Motor angelegt wird, entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen gesetzt des Uhrzeigersinns sich zu drehen beginnt. Damit

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besteht also die Möglichkeit, daß sich die Welle des Motors in einer Richtung dreht, die entgegengesetzt der gewünschten ist. Die unterschiedlichen Drehrichtunken des Rotors liegen in dem Aufbau des Motors selbst begründet. Die Asymmetrie zwischen den Magneten, der den Magneten erregenden Spule und ihr Verhältnis zu den Statorplen ist die Ursache dafür, daß sich der Rotor entweder im Uhrzeigersinn oder in einer Richtung, die dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt gerichtet ist, dreht. Aus dieser Tatsache heraus ergibt sich die Notwendigkeit, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine eingerichtete Drehbewegung des Rotors festlegt bzw. mittels der eine Steuerung der Richtung des Rotors des Synchronmotors möglich ist·

Ein weiteres Problem, welches sich im Zusammenhang mit der Verwendung von Synchronmotoren ergibt, liegt in der Anwendung des Zahnraduntersetzungsgetriebes für den Motor. Wenn es beispielsweise erforderlich wird, daß eines der Zahnräder des Zahnradgetriebes infolge Beschädigung ausgewechselt werden muß, so kann dieses nur dadurch erreicht werden, daß man den gesamten Motor bzw« die gesamte aus dem Synchronmotor und dem Getriebe bestehend· Anordnung auseinanderbaut oder durch eine neue ersetzt· Oft ist es auch wünschenswert, das Untersetzungsverhältnis des Getriebes zu ändern, so daß man ζ.B, eine höhere Ausgangsgeschwindigkeit erhält. Ajuch hierfür ist es bei den bekannten Anordnungen erforderlich, den gesamten Motor auszubauen, um ihn mit einer Zahnradfolge

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zu versehen, welche den Differenzbetrag der Ausgangsgeschwindigkeit ergänzt·

Obwohl bekannte Synchronmotor für bestimmte begrenzte Anwendungszwecke durchaus befriedigend arbeiten, weisen verschiedene Spulenkörper bzw. Wicklungen dann Nachteile auf, wenn ihr Anwendungsbereich erweitert werden soll·

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfach aufgebaute und störungsunempfindliche Einweg-Vorrichtung für einen Synchronmotor zu schaffen, mittels welcher die Drehrichtung des Rotors eindeutig vorwählbar ist, wobei noch Mittel vorzusehen sind, die das Auswechseln des Getriebes gegen den Synchronmotor und umgekehrt leicht ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch er-

einem reicht, daß die Einweg-Vorrichtung aus/an das Gehäuse des Motors befestigbaren stationären Laufring, dessen sich zyklisch wiederholende, ansteigende innere Bahnen von Halteflächen begrenzt sind, aus einer Vielzahl von auf dem Rotor verschiebbar angebrachten Federdrähten, welche bei falscher

vrichtung in
DreHieietweg/die Halteflächen des Laufringes eingreift und aus mehreren den Federdrähten zugeordneten Zapfen besteht, wobei sich die Federdrähte nach Ineingriffbringung mit den Halteflächen an die Zapfen biegsam anlegen.

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Erfindungsgemäß kann z^.B„ der Spulenkörper in geeigneter Weise so modifiziert werden, daß dieser als Kupplungselement eines herausnehmbaren Getriebes verwendet wird, so daß ein genauer Eingriff des Getriebezahnrades mit dem Ritzel des Motors ermöglicht wird. Darüber hinaus ist es möglich, den Spulenkörper in einer Weise abzuändern, welche eine genaue Anordnung der Statorpole des Motors ermöglicht. Des weiteren ist es auch möglich, den Spulenkörper so zu modifizieren, daß dieser mit knopfartigen Ansätzen versehen wird, welche die auf den Spulenkörper einwirkenden Druck- und Zugkräfte auf ein kleinstes Maß herabsetzen. Der Spulenkörper ist in den Zwischenraum zwischen der Endplatte und der Scheibenvorrichtung, welche die FeldpoLe des Motors einschließt, eingebracht.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemaßen Synchronmotors _und es bedeutet:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Synchronmotor mit eindeutig vorgebbarer Drehrichtung,

Fig· 2 einen Querschnitt in Aufsicht auf den erfindungs-r gemäßen Motor entlang der Linie 2-2 von Fig.l,

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Fig.2 in einer anderen

Drehstellung des Motors, 209808/0523

FjLg₀ 4 eine perspektivische Darstellung des Federdrahtes für die Einweg-Vorrichtung des Motors,

Fig_e 5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausbildungsform des Federdrahtes,

Figo 6 einen Querschnitt durch die Einwegvorrichtung unter Verwendung eines Federdrahtes nach Fig_e5,

Fig. 7 eine perspektivische Datstellung des Spulenkörpers gemäß der Erfindung

Fig«, 8 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Synchron-Motors,

Fig. 9 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Zahnradgetriebes,

Fig.10 eine gleichartige perspektivische Darstellung

des Motors und des Zahnradgetriebes im zusammengebauten Zustand und

Fig,11 einen Querschnitt durch die Darstellung gemäß Fig,10 entlang der Linie Il - 11.

Gemäß der Erfindung wird für einen Synchronmotor ein einweggerichtetes System geschaffen, und zwar unter Verwendung

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eines Federdrahtes bzw» mehrerer Federdrähte, welche in eine Sperrvorrichtung eingreifen, um die Drehung des Rotors jn der nicht gewünschten Richtung zu verhindern«

Darüber hinaus sind erfindungsgemäß Mittel vorgesehen, welche die Federdrähte derart ablenken, daß nach dem anfänglich etwa in falscher Richtung erregten Motor eine Drehung in der umgekehrten,gewünschten Richtung ermöglicht wird.

Darüber hinaus kennzeichnet sich der erfindungsgemäße Motor mit Permanentmagneten als Rotor auch noch dadurch, daß die Einweg-Vorrichtung für die vorgebbare Drehbewegung ein stationäres Ringbett mit mehreren gegeneinander versetzten Laufflächen und Sperrflächen sowie mehrere Federdrähte aufweist, wobei die Federdrähte bei der Drehung des Rotors in der falschen Richtung sowohl durch zapfenartige Ansätze einerseits, als auch durch die stationäre; Ringbettung andererseits durch Eingriff der Federdrähte in die Halteflächen derselben zurückgehalten werden·

In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Synchronmotor, dessen Drehrichtung mittels einer Einweg-Vorrichtung eindeutig vorgebbar ist, allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Motor befindet sich hierbei in einem Gehäuse, welches aus einer oberen Gehäusehälfte 11 under unteren Gehäusehälfte 12 besteht. Die beiden Gehäusehälften bestehen aus einem einfachen kaltgewalzten Stahl, vorzugweise

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aus einem durch Tempern gehärteten Stahl«, Durch Abbiegen radialer Streifen sind aus den Gehäuseteilen stationäre Kohle II¹ und 12' geformt, welche parallel zu der zentralen Achse des Motors verlaufen und sich von oben nach unten entlang der Umfangsfläche des Rotors erstrecken«,

Die Spule 13 ist in ein aus isolierten Wänden bestehendes Hinggehäuse eingebracht und besteht aus einer vorbestimmten Zahl von Drahtwicklungen. Der ringförmige Kaum wird durch den Abstand gebildet, welcher zwi. chen den abgewinkelten Statorpolen einerseits und der äußeren Umfangsfläche der Gehäusewandung andererseits gebildet ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die Spule 13 etwa 5OCDWindungen von 40 AViG und besteht aus lackiertem Kupferdraht, wobei an den Anschlußklemmen isolierte Drahtlitze Verwendung findet.

Der Rotor des Motors besteht aus einer Scheibe 14, die aus einem Permanentmagneten gebildet ist, und welche zwischen den beiden spinnenartig ausgebildeten und mit ihren Ansätzen alternierend ineinandergreifenden Teilen 15 und 16 liegt. Die Teile 15 und 16mmv (s.auch Fig.8) werden durch Preßsitz von der Nabe 17 gehalten, die, vorzugsweise aus Plastiknaterial bestehend, ihrerseits auf der Motorwelle 18 sitzt. Jedes der beiden Teile 15,16, im Folgenden Läuferkörper genannt, haben aus einen Stück geformte radiale Arne, die zu einen überwiegenden Teil parallel zu der Zentr^JLachse des Motors verlaufen, und die

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in ihren zusammengebauten Zustand jeweils alt den Armen der gegenüberliegenden Seite alternierend ineinandergreifen. Die Laufkörper können ebenfalls aus kaltgewalztem Stahl hergestellt werden, welcher vorzugsweise durch ein^ Temperverfahren gehärtet worden ist· Die einen Permanentmagneten darstellende Scheibe 14 ist derart magnetisiert, daß die eine Stirnfläche den Nordpol und die gegenüberliegende Fläche den Südpol bildet. Die Arme des Laufkörpers sind übereinstimmend damit entsprechend magnetisiert^odafi die Peripherie des Rotors eine vorbestimmte Zahl von vorspringenden Rotorpolen aufweist, welche abwechselnd einen Nordpol bzw. einen Südpol darstellen·

Die Antriebswelle 18 ist an ihren Enden drehbar spitzen gelagert, und zwar an der Oberseite des Motors in der Buchse 19, welche einen Teil der stationären Laufbahn bzw. des Laufringes 20 des Einweg-Systems darstellt, und an der unteren Seite des Motors durch die Buchse 21. Ein Beilagering 22 unterstützt den stabilen Aufbau des Rotors bezüglich der Antriebswelle· Ein Ritzelzahnrad 23 überträgt die Drehbewegung der Antriebswelle auf einen nicht dargestellten Verbraucher·

Es soll hervorgehoben werden, daß dann, wenn der Motor gestartet wird, sich der Rotor desselben in irgendeiner Richtung, also entweder in Uhrzeigerrichtung oder in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung vermittels der Asymmetrie zwi schen der Spule, dem Magneten, dem Stator und den M···»

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Rotorpolen drehen kann,, Vermittels der erfindungsgemäßen Einweg-Vorrichtung wird jedoch bewirkt, daß die beliebige drehbewegung sofort in eine vorbestimmte Drehbewegung
umgewandelt wird. Das Hinwegsystem 24 besteht vorzugweise aus dem stationären Laufring 20, einer Vielzahl von Federdrähten 25, welche mit ihrem einen Ende in übereinstimmenden Bohrungen 26 innerhalb der Nabe 17 gehalten sind,und einer Vielzahl von Zapfen 27, welche von der Nabe 17 senkrecht hervorstehen. Die stationären Laufringe 20 schließen
mehrere rampenartige Bahnen 28 ein, die an ihren Enden 30 durch sich radial erstreckende,die Bahnen abrupt unterbrechende Halteflächen 29 voneinander getrennt sind» Der stationäre Laufring ist an seineroberen Fläche mittels
Ansätzen 31 an dem oberen Gehäuseteil 11 befestigt.

Die Arbeitsweise des Einwegsystems wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig.l, 2 und 3 beschrieben. Sobald an ■an die Spule 13 eine Spannung angelegt wird, beginnt der Rotor entweder im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt der ührzeigerrichtung sich zu drehen. In Fig*2, die eine
Ausfüirungsform der Erfindung darstellt, ist der Laufring20 so ausgelegt, daß sich der Rotor des Motors fei entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung drehen kann. Sollte sich
jedoch der Rotor anfangs bei Anlegen der Spannung im Uhrzeigersinn drehen wollen, dann greift der Federdraht 26
in die Sperrfläche 29 ein bzw. legt sich an diese an, wobei sich zunächst die Feder vermittels der wirkenden

Zentrifugalkraft bzw. der anfänglichen Beschleunigung gegen

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die Innenfläche des Laufringes an. Durch das Anlegen des Federdrahtes 25 an die Fläche 29 wird eine weitere Drehung des Rotors in der falschen Richtung verhindert« Zusätzlich greifen die auf dem Rotor angebrachten Zapfen 27 der Bewegung der Federdrähte folgend an diesen seitlich derart ein, daß die Feder gespannt bzw. verbogen wird, so daß eine sprungartige Rückbewegung der begonnenen falschen Drehbewegung in die richtige Richtung erfolgt. Somit wird durch die Einwegvorrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung eines Synchron-Motors eine u.υ» anfänglich falsche Drehrichtung des Rotors in die richtige Richtung bewirkt« Sobald sich der Rotor in der richtigen Richtung dreht, laufen die Federdrähte 25 widerstandslos entlang der inneren Umfangsfläche des stationären Laufringes und behindern so die Drehung in keiner Weise.

Die Anbringung der Federdrähte 25 bezügl· der Zapfen 27 ist ein wichtiger Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung· Die Federdrähte müssen derart angebracht sein, daß sie über die Spenflächen 25 des ^aufringes widerstandslos hinweglaufen, wenn der Rotor sich in der richtigen Richtung dreht, und daß sie andererseits eindeutig gegen die Sperrflächen gedrückt werden, wenn sich der Rotor in der falschen Richtung dreht, und zwar in einer Weise, daß dabei der Motor keinesfalls festläuft. So wäre es z.B. ohne weiteres möglich, daß die Federdrähte sehr leicht eingeklemmt werden können und so den gesamten Motor blockieren·

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Um eine Blockierung zu verhindern, müssen die Federdrähte und ihre entsprechenden Zapfen so angeordnet sein, daß das in die Sperrkante 29 eingreifende Ende 32 der Feder und die Ber-ührungsoberflache 33 des Zapfens unmittelbar vor der Linie liegt, welche durch das Zapfenende 34 der Feder und die Achse des stationären Laufringes 20 gezogen ist, wenn sich der Rotor in einer dichtung dreht, welche entgegengesetzt der gewünschten Richtung ist. Wie dargestellt ist die Achse des Laufringes und des Rotors zueinander konzentrisch angeordnet.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, sind die Zapfen 27 paarweise zueinander angeordent«, Vermittels dieser Anordnung kann die gesteuerte Richtung des Systems bzw. die gewünschte Richtung des Ausganges des Motors leicht umgedreht werden« Wie aus der Darstellung von Fig.3

gegenüber
hervorgeht, wird hier iSJ.fi Fig.2 eine spiegelbildliche Ausführungsform des stationären Laufringes 20 verwendet, wobei die Federn vor den anderen Zapfen, die jeweils paarweise angeordnet sind, positioniert wurden. Bei dieser Ausbildungsform ist es dem Rotor des Motors möglich, sich im Uhrzeigersinn zu drehen. In Alternative zu dieser Ausbildungsform ist es selbstverständlich auch möglich, an Stelle der Zapfenpaare einfache Zapfen bzw. einen Zapfen oder ein Widerstandslager mit geeigneter Bogenlänge zu verwenden.

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In den Fig»4 und 5 sind zwei unterschiedliche Arten von Federdrähten dargestellt} die für die erfindungsgemäße Einwegvorrichtung Verwendung finden können· In Fig,4 ist eine U-förmige Feder 25 dargestellt, welche bei dem Synchron-Motor gemäß Fig.l Verwendung findet. Demgegenüber zeigt Fig.5 eine Z-förmige Feder 25', welche in der Einweg-Vorrichtung gemäß Fig,6 angewendet wird· Jede dieser beiden Formen kann verwendet werden. Ein widhtiger Gesichtspunkt bei der Ausbildung der Federn ist, daß diese einen gebogenen Endteil 35 und 35' besitzen, welcher an der inneren Umfangsfläche bzw. der Lauffläche 28 des Laufringes anliegt und einen reibungslosen Kontakt mit der Oberfläche der Feder sicherstellt·

Des weiteren bezieht sich die erfindungsgemäße Ausbildungsform eines Synchronmotors mit eindeutig vorgebbarer Drehrichtung auf eine automatisch ausrichtbare Spule, welche Mittel aufweist, die eine wirkungsvolle Kombination des Synchronmotors mit einem Zahnradgetriebe sicherstellen· Der im Querschnitt muldenförmige bzw. U-förmig ausgebildete Spulenkörper besteht aus einem rohrförmigen Abschnitt, welcher durch Flanschteile begrenzt wird und der zurückhaltende Zapfen aufweist, die einheitlich aus den Flanschen geformt sind und aus ihnen herausragen· Das Getriebe ist in ein Gehäuse eingebracht, welches üffnungen aufweist, die mit den Zapfen des Spulenkörper übereinstimmen. Die Zapfenglieder weisen flanschartige Teile auf, welche unterhalb der entsprechenden Üffnungen des Getriebe gehäuses liegen. Jeder der Zapfen ist derart angeordnet,

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daß er in eine entsprechende öffnung des Getriebegehäuses eingreifen kann und hierdurch eine eindeutige Sicherung des Getriebes an dem Synchron-Motor ermöglicht wird. Das Ritzel des Synchron-Motors ist genau fluchtend und zusammenwirkend mit dem Eingangszahnrad des Getriebes zusammengeschlossen, so daß eine unzulässige Abnutzung der miteinander in Eingriff stehenden Zähne des Ritzels einerseits und des Eingangszahnrades andererseits vermieden wird.

In Fig,7 der beiliegenden Zeichnungen ist der muldenartige Spulenkörper dargestellt und allgemein mit der Nummer 141 bezeichnet. Der Spulenkörper 141 kann aus einem geeigneten thermoplastischen Material etwa einem Polykarbonat oder ähnlichen Stoffen hergestellt werden_e Des weiteren kann der Spulenkörper auch aus einem geeigneten Kunstharz und aus Plasten etwa Phenolen hergestellt werden. Der Spulenkörper besteht aus dem rohrartigen Abschnitt 147, welcher durch die Ringflansche 139 und 139! oben und unten begrenzt wird. Die zusammen mit den flanschen aus einem Stück bestehenden oder in einem Stück montierten Zapfen oder auch Arniglieder 140 sind untereinander in gleichen Abständen auf der oberen Fläche des Flansches 139 angebracht und erstrecken sich rechtwinklig von diesem. Bezüglich des Rohrteiles 147 sind an deren inneren Oberfläche sich radial nach innen erstreckende Rippen 135 vorgesehen. Die Rippen 135

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verlaufen ±n ihrer Längsrichtung parallel zu der Achse der Bohrung 148 und erstrecken sich über deren gesamte Höhe·

Die Montagezapfen 140 sind zusammen mit dem Spulenkörper 141 einheitlich aus einem Stück hergestellt und erstrecken sich von diesen vorzugsweise in der gleichen Richtung. Es ist erkennbar, daß die Montagezapfen eine Achse haben, welche im wesentlichen jarallel bezüglich der Hauptachse des Sp-ulenkörpers liegt. Es soll Erwähnung finden, daß die Montagezapfen aus dem gleichen Material aus Plastikstoffen hergestellt sind, wie der Spulenkörper selbst. Die Form der Montagezapfen 140 ist eine solche, daß eine reibungsfreies Einführen derselben in die schlüssellochartig ausgebildeten Öffnungen 113 in das tassenförmige Glied 152,welches ein Teil des Gehäuses des Zahnradgetriebes 180 (s.Fig.9) darstellt, sichergestellt wird. Jeder Zapfen besteht aus einen Kopfteil und einem darunterliegenden im Querschnitt verkleinerten Abschnitt, wobei nach Einführen desselben in die schlüssellochförmige öffnung durch mäßigen Druck bzw. durch eine kurze Drehbewegung die Befestigung des Zahnradgetriebes auf dem Motorteil bzw. umgekehrt die Lösung beider voneinander leicht möglich ist· Die Leit-

beflächen jedes Zapfens/stehen aus einem Flansch oder einem schulterartigen Teil 149, welches durch die entsprechende zugeordnete Öffnung 143 der unteren Endplatte 144

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hindurchragt und rait der Unterseite des tassenförmigen Gliedes 152 des Untersetzungsgetriebes in Eingriff bringbar ist. Es soll noch Erwähnung finden, daß Öffnungenl43 in gleichen Abständen voneinander angeordent sind. Die Zapfenglieder 140, wie sie in Fig.7 dargestellt, sind in ihrem Querschnitt in Form eines doppelten D ausgebildet, wodurch die Verschlußfähigkeit mit der Unterseite des tassenförmigen Gliedes 152 des Zahnradgetriebes erleichtert wird. Es sei noch erwähnt, daß der Kanal 17o die zugehörigen Abschnitte des Zapfens voneinander trennt.

Obgleich die Zapfenglieder, wie sie in Fig.7 dargestellt sind, vorzugsweise flach ausgebildete,schulterartige Teile besitzen, muß andererseits auch betont werden, daß sie Führungskanten aufweisen, welche innen hohl sind, und die abgerundet oder eckig bzw. winklig ausgeführt sein können, wobei sie für das Einführen durch die entsprechende Öffnung innerhalb des Montagechassis den Eintritt erleichternd zusammendrückbar sind, so daß schließlich eine feste Verbindung zwischen dem Zapfen und der entsprechenden Öffnung in dem Gehäuse des Getriebes herstellbar ist· Während des Einführens der Zapfen ^n ihre entsprechenden Öffnungen des Gehäuses werden diese so zusaraaengedrückt und nach dem Austritt der Führungskante des ^apfens durch die entsprechende zugehörige Öffnung in dem Untersetzungsgehäuse expandieren die Zapfen wieder zurück auf ihre normale Stellung, wobei die flanschartige Kante in die Unterseite des Gehäuses eingreift, so daß eine

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wirksame Befestigung des Motors an die Zahnradgetriebe erreicht wird·

Die vorerwähnten als integrierte Bestandteile zu dem Gehäuse gehörenden Montagezapfen machen die Verwendung von zusätzlichem Härtungsmaterial oder SpezialWerkzeugen nicht erforderlich. Es ist selbstverständlich möglich, die Montagezapfen je nach den verschiedenen Verwendungszwecken in unterschiedlicher Weise abzuändern, insbesondere können mehr als nur drei derartige Zapfen z.B. bei der Anbringung von größeren Motoren an ein Zahnradgetriebe Verwendung finden.

Die rippenartigen VorSprünge 135, die sich radial in die Bohrung 148 erstrecken, sind ebenfalls integraler Bestandteil des Spulenkörpers· Diese Rippen werden als lokalisierende und führende Glieder für die Lagebestimmung der Statorpole innerhalb der Bohrung 148 verwendet. Die Statorpole sind in Fig.8 mit 111 und 112 bezeichnet und verlaufen senkrecht von der oberen Fläche des Gehäuseteils Ho und von der unteren Stirnfläche des Gehäuseteils 144,wobei sie sich jeweils bei zusammengebautem Motorgehäuse aneinander-bzw. ineinanderfügen.

Die Ansätze 134 sind in gleichen Abständen auf dem Ringartigen Flansch 139* des Spulenkörpers befestigt und sichern die vorbestlunte Lage des Spulenkörpers bezüglich des oberen tassenförmigen Gehäuseteile HO·

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Die Zapfen 134 nehmen darüberhinaus einen großen Prozentsatz der Druckfestigkeit und der Zugkraft auf, die auf den Spulenkörper ausgeübt werden.

In Fig. 8 ist der selbststartende Synchronmotor in perspektivischer auseinandergezogener Darstellung allgemein mit der Nr₀ 171 wiedergegeben» Der selbststartende Synchronmotor weist an seinem oberen Ende die Platte Ho und an seinem unteren Ende die Platte 144 auf und schließt in seiner Mitte die ringförmige Scheibe 130 ein, welche aus einem geeigneten magnetischen Material hergestellt ist, etwa aus kaltgewalztem Stahl oder ähnlichem₀ Jede der Endplatten 110 und 144 besitzen des weiteren einen äußeren zylindrischen Rand 172 und 173. Wie weiter aus Fig· Il zu ersehen ist, können die beiden äußeren Randteile jeder der Endplatten so ineinandergepaßt werden, daß sie ein geeignetes Gehäuse für den Synchronmotor bilden* Eine Vielzahl von Statorpolen 111 und 112 sind aus den Endplatten HO und 144 ausgestanzt, so daß in diesen sich radial erstreckende Ausnehmungen entstehen, wobei die Stäörpole vorzugsweise rechtwinklig von den Endpiatten abstehen. Wenn die beiden Gehäuseteilen zusammen montiert sind, greifen die Statorpole der oberen und der unteren Platte gegenseitig ineinander, so daß sie auf einem Kreis liegend durch die Rippen innerhalb der Bohrung 148 in dem Spulenkörper geführt eine vorbestimmte Lage einnehmen können.

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Die Feldspule 137 liegt innerhalb des Spulenkörpers 141 auf diesen aufgewickelt. Die Zuleitungen 133 der Spule 137 werden durch eine Öffnung 116' innerhalb des Flanschteiles 139· des Spulenkörpers und durch eine Öffnung 160 der oberen Endplatte 110 nach außen geführt. Die Leitungen 133 sind an eine nicht dargestellte geeignete Wechselstromquelle angeschlossen. Wie in Fig«Il dargestellt, greifen die Zapfenglieder 134 durch eine der vorbestimmten Öffnungen, welche durch das Ausstanzen der Statorpole aus der oberen Endplatte 110 gebildet sind, ^J hindurch, so daß eine vorbestimmte Lokalisierung des Spulenkörpers und somit der Feldspule bezüglich der Endplatte 110 ermöglicht wird.

Innerhalb der ^ndplatten 110 und 144 gelagert ,und zwischen den 3«w«iüg«n jeweils entgegengesetzten Statorplatten 111 und 112 ,ist der Rotor 174 des Synchron-Motors 171 eingebracht. Der Rotor besitzt eine geriffelte Ausgangswelle oder ein Ritzel 125, welches mit der Scheibe bzw. der Nabe 121 fest verbunden ist. Darüber hinaus weist der Rotor eine Welle 132, eine mit einer zentralen Öffnung versehene zylindrische Permanentmagnetscheibe 130, deren beide Oberflächen jeweils entgegengesetzte Polarität besitzen, und Rotorpule bzw. Laufkörper 128 und 128' auf. Die Läuferkörper stehen jeweils im direkten Eingriff alt dem Permanentmagneten, so daß diese entsprechend der Polarisation des Permanentmagneten magnetisiert sind. Da die

Arme bzw. Pole 29 und 29* der Läuferkörper 128 und 128'

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alternierend ineinandergreifen, v.eist die Umfangsfläche des Läuferkörpers abwechselnd in Übereinstimmung mit den Polen 129 und 129* jeweils entgegengesetzte Polarität auf.

Die Scheibe bzw, die Nabe 121 ist ein intregaler Bestandteil der gezahnten Welle und ist entlang ihrer Umfangsfläche mit Ausnehmungen 181 versehen, in welche die Pole 129' einpaßbar sind, wobei die Pole 129 gleichzeitig in die c-förmigen Nasen 182 eingeführt werden, ^omit sichern die Ausnehmungen 181 bzw. die Nasen 182 der Scheibe die entsprechenden Abstände zwischen den angrenzenden Polen und bestimmen somit jeweils die Breite der zwischen den Rotor-Polen vorhandenen Luftspalte. Die gezahnte Welle ist mit den Läuferkörpern 128 und 128'fest verbunden, wobei auch der Permanentmagnet 130 in geeigneter Weise durch Preßsitz durch Schweißen oder dergleichen fest angeschlossen ist·

Die unterste Oberfläche des Permanentmagneten besteht aus einer Poloberfläche der einen Polarität, während die oberste Oberfläche des Permanentmagneten die entgegengesetzte Polarität aufweist. Die Polarität der Rotorpole 129, deren zugehöriger Läuferkörper 128 auf der obersten Oberfläche des Permanentmagneten aufliegt bzw* mit dieser in festem Eingriff steht, ist bestimmt durch die Polarität der obersten Oberfläche des Magneten, Die Polarität der

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Rotorpole 129' , welche unter der untersten Oberfläche des Permanentmagneten liegend mit dieser in Eingriff steht ι wird durch die Polarität der untersten Oberfläche des Magneten bestimmt. Die Rotorpole 129 und 129 * greifen alternierend ineinander, so daß die Rotorpolflächen abwechselnde Polarität aufweisen« Der Permanentmagnet 130 ist aus einen geeigneten, gehärteten Ferritmaterial hergestellt· Die Läuferkörper bestehen aus eint nt geeigneten weichmagnetisierbaren Material, etwa aus kaltgewalztem Stahl oder dergleichen.

Fig·8 dient der Beschreibung einer Einwegvorrichtung 175, welche gleich der Vorrichtung ist, die in den Fig,2 und 3 wiedergegeben wurde, und die in einem entsprechenden Zusammenwirken mit einen angeschlossenen Synchronmotor die Drehrichtung desselben in der gewünschten Richtung sicherstellt« Die Einwegvorrichtung begrenzt die Drehbewegung des Rotors in einer Richtung und verhindert somit die Rotation des Motors in der zweiten Richtung. Die Einwegvorrichtung besitzt vorzugsweise Z-förmige Federn bzw. Federdrähte 123, Nockenglieder 118, eine Vielzahl von Bremszapfen bzw· knopfartigen Zapfen 122 und 122*,sowie ein Gehäuse 117. Ein äußerstes Ende jeder Z-förmigen Feder 123 ist in eine Öffnung 124 einbringbar, welche sich innerhalb der Scheibe 121 befindet, wobei diese Scheibe ein integraler Bestandteil der gezahnten Welle bzw· des Ritzels 125 ist« Das entgegengesetzte Ende jeder Z-förmigen Feder ist entlang der Nocken 118 bzw. zwischen diesen frei

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bewegbar. Sobald sich der Rotor des Motors im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt (in Richtung des Pfeils 176), wird das freie Ende der Z-förmigen Feder 123 gegen eine Kante der die Nocken 118 aufweisenden Bahn gedrückt und legt sich somit gegen die Wand 145 des Laufringes 117. Eine weitere Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn bewirkt nunmehr, daß der Zapfen 122 mit dem Federglied 123 in Eingriff gebracht wird. Da die Drehrichtung in diesem Augenblick immer noch fortgesetzt wird, verbiegt sich das Federglied 123 und speichert somit in sich die kinetische Energie der nunmehr zum Stehen gebrachten Bewegung. Diese gespeicherte Energie entlädt sich sprungartig und dreht den Rotor des Motors nachfolgend im entgegengesetzten Uhrzeigersinn bzw. in der in Fig_e8 mit dem Pfeil 177 angegebenen Richtung« Nunmehr setzt der Rotor seine Drehbewegung im entgegengesetzten Uhrzeigersinn fort und die innerhalb der Scheibe 121 frei verschiebbar gelagerten Federglieder 123 gleiten frei über die durch die Nocken 118 stufig ausgeführte Innenfläche des Laufringes hinweg. Hierbei wird das Federglied 123 bei der anfänglichen umgekehrten Bewegung soweit aus der ursprühglichen Sperrstellung herausgedreht, daß es sich gegen den Haltezapfen 122' legt . Der Zapfen 122' verhindert eine weitere Verschiebung der Z-förmigen Feder in der Richtung des Uhrzeigersinns. Ein weiterer Zapfen oder Ansatz 120 des Gehäuses bew. des Laufringes 117 ist in Übereinstimmung mit der Öffnung 115 in der Endplatte 110 vorgesehen, wodurch

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eine Verschiebung der Einwegvorrichtung gegen die Endplatte 110 verhindert wird. Es wird eine ungerade Anzahl von Nocken 118 sowie von Federgliedern 123 verwendet, so daß nur eine Feder die Umkehrung der Richtung des Rotors in die gewünschte Richtung vermittels ihrer Eingriffsbetätigung bewirkt, wobei eine mögliche Verzögerung der Umkehrung der Drehrichtung in Übereinstimmung mit der jeweiligen Placierung der Nocke und der Feder steht.

Fig.9 zeigt das Untersetzungsgetriebe in einer entsprechend auseinandergezogenen perspektivischen Darstellung, wobei dieses Getriebe allgemein mit der Nummer 180 bezeichnet wird. Das Zahnradgetriebe 180 ist in ein tassenförmiges Gehäuse 152 eingebracht, welches entgegengesetzt zueinander verlaufende Befestigungsösen 150 besitzt· Die obere Oberfläche des Gehäuseteils 152 besitzt mehrere schlüsseiförmige Schlitze 113, die in der Nähe der Peripherie vorgesehen sind,und die untereinander gleiche Abstände haben. Die schlpsselförmigen Schlitze 113 nehmen die Zapfen 140 des in Fig.11 dargestellten Spulenkörpers auf und ermöglichen eine feste Verbindung zwischen beiden· An der inneren Stirnseite des Gehäuseteils 152 ist eine Halterung 153 vorgesehen. Durch ein erstes Zahnrad 161 ist eine erste Welle 160 im Preßsitz hindurchgebracht· Eine zweite Welle 162 ist in geeigneter Weise durch ein

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zweites Zahnrad 162 hindurchgesteckt und ebenfalls mit diesem drehsicher verbunden. Darüber hinaus befindet sich auf der zweiten Helle 165 noch ein Ritzel 163. Eine Basisplatte 166 des Getriebegehäuses 152, 166 weist zwei Durchbohrungen 158 und 159, sowie eine größere runde Durchbrechung 154 auf. In die Bohrung 154 ist eine Buchse 156 einbringbar. Die Welle 160 ragt frei durch die Bohrung 157 hindurch und ist durch Preßsitz unterhalb dieser in die Bohrung 167 des Ritzels 155 eingebracht. Eine weitere Bohrung 168 innerhalb der Zentralachse des Gehäuseteils 152 dient als Anschlagbohrung für die Unterstützung der Herstellung einer genauen Ausrichtung zwischen dem Ritzel des Antriebsmotors und dem Eingangszahnrad des Getriebes.

Fig. 11 zeigt den Zapfen 144 in seinem eingebrachten Paßsitz in die schlusselformige Öffnung 113 innerhalb des G_ehäuseteils 152 des Zahnradgetriebes. Es ist zu sehen, daß der Motor 171 mit dem Zahnradgetriebe zusammen eine geschlossene Einheit 175 bildend festverbunden ist. Es soll schließlich noch Erwähnung finden, daß eine genaue Ausrichtung des Ritzels 125 gegen das Eingangszahnrad 162 des Getriebes sehr wichtig ist, damit eine Verkrohnung oder anderweitige schädliche Abnutzung der Zahnräder vermieden wird.

Es folgen nunmehr die Ansprüche.

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Claims (20)

Patentansprüche .

1. Synchronmotor mit einem aus einem Permanentmotor bestehenden Rotor» dessen Drehrichtung mittels einer Einweg-Vorrichtung eindeutig vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einweg-Vorrichtung aus eine« an das Gehäuse (11) des Motors (10) befestigbaren stationären Laufring (20), dessen sieb zyklisch wiederholende, ansteigende Innenbahn (28) von Halteflächen (29) begrenzt sind, aus einer Vielzahl von auf dem Rotor (174) verschiebbar angebrachten Federdrähten (25) welche bei falscher Drehrichtung in die Halteflächen (29) des Laufringes (20) eingreifen und aus mehreren den Federdrähten (25) zugeordneten Zapfen (27) besteht, wobei sich die Federdrähte (25) nach Ineingriffbringung ■it den Halteflächen (29) an die Zapfen (27) biegsam anlegen·

2. Einweg-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federdrähte (25) sowie die mit diesen zusammenwirkenden Zapfen (27) auf der Nabe (17) des Rotors (174) angebracht sind, wobei die zwischen jeweils zwei Zapfen (27) beweglichen Federdrähte(25) die Bewegung des Rotors (174) dann stoppen, wenn sich *r Rotor in der falschen Richtung dreht, indem jeder Federdraht (25) und sein entsprechender Zapfen (27) derart angebracht sind, daß sein abgewinkeltes freies,

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entlang des Laufringes ablaufendes finde (32) und die mit dem Federdraht (25) in Anlage bringbare Oberfläche (33) der Zapfen (27) vor einer Linie ausrichtbar sind, die durch die abgebogenen Enden(32) des Federdrahtes (25) und durch die Achse (18) des Rotors (174) gezogen wird, wenn der Rotor sich entgegengesetzt der gewünschten Richtung dreht.

3. Vorrichtung nach Anspr. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federdrähte vorzugsweise Z-förmig ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmotor mit seinem aus einem Permanentmagneten (130) bestehenden Rotor (174) in ein aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil bestehendes Gehäuse (11,12) eingebracht ist, daß der Rotor von einer Nabe (17) gehalten wird, die eine Antriebswelle (132) aufnimmt, daß die die Einweg-Vorrichtung in ein Gehäuse eingebracht ist, welches einen stationären, an der oberen Gehäusehälfte mittels der Antriebswelle drehbar spitzengelagert gehaltenen Laufring einschließt, daß der stationäre Laufring eine Vielzahl von Rampenmitteln, die von Stopgliedern begrenzt werden, aufweist, daß eine Vielzahl von Federdrähten an der Nabe versctiiebbar angebracht sind, wobei bei Drehung des Rotors die freien Ariden der Federglieder über die Rampenmittel hinweggleiten, und daß

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die Zapfen,die sich auf der Nabe befinden, beim Anlegen der Federdrähte an die Stopflächen ein Verbiegen der Federdrähte bewirken.

5. Synchronmotor nach Anspruch 1, in Verbindung mit einem Untersetzungs- bzw. Zahnradgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drahtwicklung in einen ringförmigen Raum eingebracht ist, dessen begrenzende Stirnflächen Widerstandszapfen aufweisen, die ein integraler Bestandteil eines der flanschartigen Stirnflächen sind, daß das Getriebe ein Gehäuse aufweist, welches Öffnungen in Übereinstimmung mit den Zapfen besitzt, daß die Zapfen geflanschte Teile aufweisen, die über den entsprechenden Öffnnngen des Getriebegehäuses angebracht sind, daß jeder Zapfen jn die entsprechende Öffnung des Getriebegehäuses eindringbar ist, so daß eine einheitliche,geschlossene Verbindung zwischen dem Getriebegehäuse und dem Synchronmotor sichergestellt werden kann, wobei das Ritzel des Synchronmotors, eine schädliche Abnutzung der miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder vermeidend, automatisch fluchtend in Übereinstimmung mit dem Eingangszahnrad des Getriebes bringbar ist.

6. Synchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtspule in ein vorgeformtes Spulengehäuse eingebracht ist.

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7. Synchronmotor nach Anspr. 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen des Spulenkörpers vorzugsweise parallel zu der Achse des Spulenkörpers verlaufen und aus diesem hervorragen.

8. Synchronmotor nach Anspr. 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen des Spulenkörpters im Querschnitt doppel-D-förmig ausgebildet, und deren schulterförmige Teile mit den Kanten des Getriebegehäuses in verschließbar festen Eingriff bringbar sind.

9· Synchronmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die doppel-D-förmigen Zapfen einen Kanal aufweisen, der dieselben in zwei Abschnitte unterteilt.

10. Synchronmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Peripherie des ringförmigen Teiles des Spulengehäuses die genauen Anordnungen der Statorpole des Synchronmotors ermöglichende Rippenglicder aufweist .

11. Synchronmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippenglieder bezüglich der Drehachse des Rotors in Längsrichtung auf der inneren Peripherie erstrecken.

12. Synchronmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Spulenkörper alle Druckbelastungen und Zug kräfte, die auf diese durch das Gehäuse des Motors ausgeübt werden,aufnehmende Ansätze besitzt.

13· Synchronaotor nach Anpruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen des Spulenkörpers in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind, und zwar auf derjenigen Stirnseite des Spulenkörpers, die dea Flansch tragenden Stützenglied entgegengesetzt ist·

14· Synchronaotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitängen für die Spule durch eine in eine der Flansche des Spulenträgers eingebrachte öffnung hindurchführbar sind.

15· Synchronaotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen öffnungen innerhalb des oberen Gehäuseteile (152) für die Verbundaufnahae der in Querschnitt doppel-D-föraigen Ansätze des Spulenkörpers schlüssellochartig ausgebildet sind·

Patentanwälte

u. Pfenning

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