DE1958025A1 - Mit einer Einwegvorrichtung kombinierter Synchronmotor - Google Patents

Description

MALLORY TIMERS CONTINENTAL S.p.A. Nr. 151, Via Armando Fabi, FROSINONE, Italien

Mit einer Einwegvorrichtung kombinierter Synchronmotor

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden USA-Anmeldung Ser. No. 775 284 vom 13. November 1968 in Anspruch genommen.

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

Es sind bereits mehrere Synchronmotore bekannt geworden, bei welchen ein einen Permanentmagneten aufweisender Rotor Verwendung findet. Derartige Synchronmotor werden u. a. als Antriebsmittel für zeitgebende Vorrichtung, etwa für elektrische Uhren und dergleichen verwendet. Sie finden darüber hinaus Anwendung bei Zeitfolgegebern, wie sie in Waschmaschinen, Geschirrspulmaschinen, Trocknern und ähnlichen Vorrichtungen vorhanden sind*

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Ein Problem, welches im Zusammenhang mit Synchronmotoren auftritt, die einen Permanentmagneten als Rotor aufweisen, besteht darin, daß der Rotor, nachdem der Strom an den Motor angelegt worden ist, sich entweder im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zu drehen beginnt. Damit besteht also die Möglichkeit, daß sich die Welle des Motors in eine Richtung dreht, die entgegengesetzt der gewünschten ist. Die unterschiedlichen Drehrichtungen des Rotors liegen in dem Aufbau des Motors selbst begründet. Das Verhältnis zwischen dem Magneten, der den Magneten erregenden Spule und ihr Verhältnis zu den Statorpolen ist die Ursache dafür, daß sich der Rotor entweder im Uhrzeigersinn, oder in einer Richtung, die dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt ist, dreht· Da dieses Problem der nicht eindeutig vorbestimmten Drehrichtung des Synchronmotors beim Anlauf im Aufbau des Motors selbst begründet ist, wurden von der Industrie verschiedene Vorrichtungen wie auch Verfahren zur Umkehrung der Richtung des Rotors entwickelt, die dem Motor die richtige Drehrichtung vorgeben, wenn dieser beim Start sich in der falschen Richtung zu drehen beginnt.

Ein hiermit ursächlich zusammenhängendes Problem bei der Schaffung von Vorrichtungen und Verfahren zur Umkehrung

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der Drehrichtung ist, daß der Motor beim Anlauf schnell und leicht in der richtigen Richtung startet, während er gleichzeitig einen Stopp in der anderen Richtung erfährt. Hierbei wurde insbesondere gefunden, daß der Rotor des Motors in einer entsprechend vorbestimmten Position angehalten werden muß bzw. zu stoppen ist, um in Übereinstimmung damit einen schnellen und weichen Anlauf in der richtigen Richtung zu gewährleisten.

Ein weiteres Problem, welches mit der Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Anhalten des Rotors in einer Richtung auftritt, liegt in der nicht zu umgehenden oder fehlenden Möglichkeit der Schaffung von Hilfsmitteln zur Umkehrung der Anlaufrichtung. Auch liegt noch ein Problem im Zusammenhang mit der Schaffung von Hilfsmitteln und Verfahren zur Umkehrung der Drehrichtung des Motors darin, daß die gesamte Masse bzw. das Gewicht des Rotors, sehr schnell beschleunigt werden muß, d.h. daß der Motor ohne Verzögerung in der richtigen Richtung gestartet werden kann.

Bekannte Synchrortmotore, deren Rotoren aus Permanentmagneten bestehen, zeitigen darüber hinaus bei einem richtungsgegebenen . Start noch das Problem, daß sie immer nur

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dann starten, wenn der Strom, mit dem der Motor betrieben wird, unter bestimmten Bedingungen angäegt wird. So wird möglicherweise eine Fehlfunktion des Motorstarts dadurch verursacht, daß beim Start ein Gleichgewichtszustand zwischen der Kraft, welche den Rotor in der einen Richtung drehen will und zwischen jener Kraft, die gleich groß in entgegengesetzter Richtung .den Rotor zur Drehung veranlassen möchte, vorliegt. Die Wahrscheinlichkeit für ein solches Ereignis wird wesentlich vergrößert, wenn die magnetische Struktur bzw. der Aufbau des Magnetfeldes symmetrisch ist. Asymmetrische Bedingungen, solche wie unterschiedliche Spalte zwischen Rotor- und Statorpolen, variierte Abstände zwischen den Rotorpolen, Unregelmäßigkeiten des Feldes des Permanentmagneten usw. erhöhen die Wahrscheinlichkeit dafür, daß der Motor sofort zu laufen beginnt, wenn an diesen Strom angelegt wird. Somit besteht hier ein Problem in der Schaffung von asymmetrischen Bedingungen, die den zuverlässigen Start des Motors sicherstellen, die andererseits aber nicht die Laufcharakteristiken oder Kennlinien des Motors beeinträchtigen.

Synchronmotor besitzen ausgangsseitig eine große Rotationsgeschwindigkeit, die dann, wenn der Motor etwa für

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einen Zeitfolgeschalter verwendet werden soll, merklich reduziert werden muß. Zur Herabsetzung der Ausgangsgeschwindigkeit des Motors verwendet man in bekannter Weise Untersetzungsgetriebe, die zwischen dem Ausgang des Motors und dem Eingang des Zeitfolgeschalters anzuordnen sind. Vorzugsweise wird das Zahnradgetriebe, weiches in das Ausgangsritzel des Motors eingreift, in das Gehäuse des Motors mit einbezogen bzw. direkt an dieses angebaut. Aus einer solchen Konstruktion ergibt sich auch die oft erforderliche Auswechselbarkeit der gesamten Motüranordnung, wenn irgendeines der Zahnräder des Zahnradgetriebes abgenutzt ist oder wenn die Zähne durch ständigen Gebrauch verformt worden and. Hierbei kann dann leicht das beschädigte Zahnrad gegen ein anderes ausgetauscht werden. Zusätzlich ergibt sich oft die Notwendigkeit, das Untersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes zu ändern, beispielsweise, wenn die Ausgangsgeschwindigkeit erhöht werden soll. Hierfür muß die gesamte Motoranordnung aus der entsprechenden Vorrichtung entfernt werden und danach eine entsprechende Änderung der Zahnradfolge vorgenommen werden, um so die Ausgangsgeschwindigkeit der gewünschten unterschiedlichen Drehzahl anzupassen. Es ist¹in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, das Zahnradgetriebe so auszubilden, das es

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herausnehmbar ist. Hierbei besteht auch noch ein Problem darin, daß es für die Montage des Zahnradgetriebes sichergestellt sein muß, daß das Eingangszahnrad exakt und fluchtend in das Ausgangsritzel des Motors in leichter Weise in Eingriff bringbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Synchronmotor zu schaffen, welcher durch die Kombination von Vorrichtungsmerkmalen die aufgezeigten Nachteile und Mängel bisher bekannter Synchronmotore mit eindeutig vorgebbarer Drehrichtung vermeidet.

Die Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß u. a. dadurch erreicht, daß ein Synchronmotor derart mit einer die Drehrichtung eindeutig vorgebbaren Einwegvorrichtung kombiniert wird, daß dann, wenn die Drehbewegung des Motors beim Anlauf desselben in der falschen /Achtung erfolgt, diese an einer vorbestimmten Position bzw. Stellung des Rotors gestoppt wird.

Auch bestehtein Merkmal der Erfindung in der Schaffung einer einweggerichteten Vorrichtung, welche mit dem Rotor des Synchronmotors zusammenwirkende, programmgebende Hilfsmittel aufweist.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer einweggerichteten Vorrichtung für einen Synchronmotor, worin die programmgebende Vorrichtung eine mit dem
Rotor des Motors verbundene Nocke aufweist.

Auch ist es für die Erfindung noch wesentlich, daß die
Vorrichtung eine richtungsangebende Stoppvorrichtung aufweist, die mit der programmgebenden Vorrichtung derart
koordiniert ist, daß der Motor bei Drehbeginn in der falschen Richtung in einer vorbestimmten Stellung angehalten wird. .

Weiter besteht ein Merkmal der Erfindung in der Schaffung einer Einweg-Hichtungsvorrichtung, worin die Richtungs-Stopphilfsmittel eine auf einer Hülse des Motors in einer vorbestimmten Position angebrachte Schaltklinke aufweist, und diese in Zusammenwirkung mit der Nockenvorrichtung
ι den Bewggungsanlauf des Motors dann stoppt, wenn dieser
in der falschen Richtung'erfolgt, um den Motor in die
richtige Drehrichtung zu bringen.

Auch besteht ein Merkmal der Erfindung bei der Kombination einer Einweg-Richtungsvorrichtung in der Kombination mit
einer Statoranordnung für einen Synchronmotor, wobei die

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Statoranordnung asymmetrisch aufgebaut ist, um hierdurch immer einen Start des Motors zu ermöglichen, ohne daß dabei die Anlaufcharakteristik bzw. die Drehkennlinien desselben beeinträchtigt werden.

Für die Erfindung ist auch die Schaffunt einer Statoranordnung für einen Synchronmotor von Bedeutung, welcher Statorpole aufweist, die derart angeordnet sind, daß sie ein unausgeglichenes, d.h„ asymmetrisches Magnetfeld für das Anlaufen des Motors besitzen. Auch ist es für die Erfindung von Bedeutung, daß der Synchronmotor mit geschwindigkeitsreduzierenden Hilfsmitteln versehen ist, welche leicht von dem Motor entfernbar sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt in der Verwendung von geschwindigkeitsreduzierenden Hilfsmitteln, welche ein abnehmbares Getriebe aufweisen, das an den Spulenkörper des Motors angeschlossen ist.

Schließlich besteht noch ein Merkmal der Erfindung in der Schaffung der Kombination einer einweggerichteten Vorrichtung für einen Synchronmotor und einem abnehmbaren Getriebe, welches dann, wenn es mit dem Spulenkörper des Motors in Verbindung gebracht wird, automatisch einen in gleicher

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Ebene liegenden Eingriff des Eingangszahnrades des abnehmbaren Zahnradgetriebes mit dem Antriebsritzel dee Motors sicherstellt.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es bedeutet:

Fig. 1 eine perspektivische Aufsicht auf den Synchronmotor,

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung der Einzelteile des Synchronmotors,

Fig. 3 einei auseinandergezogene Darstellung der geschwindigkeit sreduzierenden Hilfsmittel des Motors, .

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Motor entlang der Linie 4-4 von Fig. 1,

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Fig. 5 eine isolierte Darstellung des Motors, welche das Verhältnis der einweggerichteten Vorrichtung in bezug zu den Stator- und Rotorpolen

des Motors darstellt
und

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Einweg-Richtungsvorrichtung in einem weiteren bevorzugten Ausführung sbeispiel.

Wie aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervorgeht, wird erfindungsgemäß eine Einweg-Richtungsvorrichtung in.Kombination mit einer Stator-Rotor-Polanordnung für einen selbststartenden Synchronmotor mit Permanentmagnet geschaffen, wobei der Permanentmagnet den in der Öffnung einer Feldspule eingebrachten Rotor bildet, wellt eher des weiteren alternierende Nord- und Südpole aufweist. Die Einweg-Richtungsvori chtung besitzt programmierende Hilfsmittel, welche von dem Rotor und einem Stoppmittel derart getragen sind, daß sie in vorteilhafter Weise mit diesem zusammenwirken« Hierbei sind die anhaltende Vorrichtung bzw. die Stoppmittel derart angeordnet, daß sie in Beziehung zu den Rotorpolen und der programmgebenden Vorrichtung derart wirksam werden, daß sie das Anhalten des Rotors an einem Punkt hoher Oszillation bewirken, und zwar für den Fall, daß sich derselbe

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in der falschen Richtung zu drehen beginnt. Die Statorpole sind von verschiedenen, bogenartigen Breiten_? wobei sie bezüglich der Rotorpole in unregelmäßigen Abständen verteilt sind, so daß sich ein uneinheitliches Magnetfeld in der Stator-Rotor-Anordnung ausbildet«,

Die erfindungsgemäße Kombination beinhaltet darüber hinaus geschwindigkeitsreduzierende Hilfsmittel, welche außerhalb der Hülse des Motors angeordnet sind, und mit dem Gehäuse der Feldspule des Motors durch Zapfenglieder derart in Verbindung, daß automatisch das Antriebsritzel der Rotorwelle mit dem Antriebszahnrad der geschwindigkeitsreduzierenden Vorrichtung in einer Linie fluchtend zueinander liegend in Eingriff kommt.

Die Einweg-Richtungsvorrichtung besitzt darüber hinaus ein Nockenglied, welches auf dem Rotor des Motors montiert ist und eine anhaltende Vorrichtung, welche eine drehbar auf der Hülse des Motors angebrachte Schaltklinke aufweist. Die Schaltklinke greift dann in die Nockenvorrichtung ein, wenn ein halber Polabstand zwischen wenigstens einem angrenzenden Rotorpol- und Statorpolpaar vorliegt.

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Anhand der Figuren 1 und 2 der beiliegenden Zeichnungen sind die Einzelteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wie nachfolgend beschrieben.

Der erfindungsgemäße Synchronmotor ist zwischen dem Gehäiiseboden 11 und dem Gehäusedeckel 10 eingebracht, welche sich zu dem Gehäuse 15 zusammenfügen lassen. Das Material., aus dem der Gehäusedeckel 10 wie auch der Gehäuseboden 11 bestehen, kann einfacher, kaltgewalzter Stahl, vorzugsweise geglühter oder getemperter Stahl sein. Die zusammen mit den Gehäuseteilen 10, 11 aus einem Stück bestehenden Statorpole sind aus diesen durch Umbiegen radialer Streifen aus den Stirnflächen geformt. Diese in den Innenraum des Motors hineinragenden Polstreifen liegen im wesentlichen parallel zu der Gehäuseachse und greifen insofern gegenseitig ineinander. Neben den im zusammengesetzten Zustand aneinandergefügten Gehäuseteilen 10 und 11 des Motors, weist dieser noch aus einem mit dem Gehäuse ein weiteres einheitliches Gehäuse bildende geschwindigkeitsreduzierende Mittel auf, welche innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet sind. Das Gehäuse 14 ist mit dem Gehäuse 15 in einer bekannten Weise fest verbunden.

Die Abmessungen der beiden Hülsen bzw. Gehäuseteile 10,11 sind selbstverständlich den zugehörigen Motoreinzelteilen

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angepaßt. Der Durchmesser der beiden Gehäuseteile 10, 11 beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ca. 5 cm, während ihre Tiefe bei etwas mehr als 0,6 cm liegt. Die aus einem Stück mit den Gehäuseteilen hergestelltem Pole sind mit einem Radius von ca. 1,5 cm in die Stirnflächen der Gehäuseteile eingebracht und haben eine Länge von ca. 0,3 cm, mit der sie sich oberhalb oder unterhalb des Randes des Gehäuseteiles erstrecken.

Die in die Gehäuseteile eingebrachten Pole bilden die Statorfeldpole des Synchronmotors. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Pole, wie aus dem Folgenden noch deutlicher ersichtlich, in bestimmten Abstandsverhältnissen zueinander angeordnet. Zunächst werden die Pole in dem Gehäuseboden 11 betrachtet, die hier allgemein mit der Bezugsziffer 13 versehen sind, und die in aufrechter Stellung angeordnet sind. Im Uhrzeigersinn fortlaufend sind diese Pole fortlaufend von 1 bis 9 numeriert. Nimmt man den Pol 1 als Bezugspol, so liegt dieser bezüglich einer Winkelgradeinteilung bei 0 und besitzt eine doppelte Breite. Der Pol 2 liegt demgegenüber bei 24° und besitzt ebenfalls doppelte Breite, während der Pol 3 bei 42° angeordnet ist und nur einfache Breite aufweist. Der weiter folgende Pol 4 befindet sich

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bei 120° mit doppelter Breite, der Pol 5 bei 144° mit
doppelter Breite und der Pol 6 bei 162 mit einfacher
Breite. Der weiter folgende Pol 7 liegt in der Winkelskala bei 240° mit doppelter Breite, wobei auch der Pol'8 doppelte Breite aufweist und bei 164 liegt, während
schließlich der Pol 9 bei 282° mit einfacher Breite angeordnet ist. Die Pole innerhalb des Gehäusedeckels 10,
die wie die Pole des Gehäusebodens 11 ringförmig angeordnet sind, erstrecken sich nach unten und verlaufen entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung. Wenn die beiden GehäuseteilelO und 11 in der in Fig. 1 dargestellten Weise aufeinander liegend zusammengefügt sind, liegen die einfachbreiten Pole jeweils im Abstand zwischen zwei angrenzenden Paaren von doppelt breiten Polen der gegenüberliegenden
GehMusehülse.

Der Zweck der Schwankung der Pole bezüglich ihrer Anordnung und die unterschiedlichen Breiten derselben liegt in der Schaffung eines asymmetrischen Magnetfeldes in bezug
auf die Rotorpole, wodurch ein höheres Startmoment und damit gute Startkennlinien für den Motor erzielt werden.

Die Spule 16 ist in ein aus isolierten Wänden bestehendes Ringgehäuse eingebracht und besteht aus einer vorbestimmten

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Zahl von Drahtwicklungen. Der ringförmige Raum wird durch den Abstand gebildet, welcher zwischen den abgewinkelten Statorpolen einerseits und der äußeren Umfangsfläche der Gehäusewandung andererseits besteht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die Spule 16 etwa 500 Windungen von 40 AWG und besteht aus lackiertem Kupferdraht, wobei an den Anschlußklemmen isolierte Drahtlitze 17 Verwendung findet. Der Rotor des Motors der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Permanentmagnetscheibe 18, welche zwischen den beiden spinnenartig ausgebildeten und mit ihren Ansätzen alternierend ineinandergreifenden Teilen 19 und 20 liegen. Jedes der beiden Teile 19 und 20 besitzt die mit diesen in einem Stück gefertigten Arme 21, die in ihrem abgewinkelten Teil parallel zu der Mittelachse liegen. Die spinnenartigen Teile können aus einfachen kaltgewalztem Stahl, möglicherwe. se vorgeglühtem Stahl,· gefertigt werden'. Die Permanentmagnetscheibe 18 ist derart magnetisiert, daß ihre eine stirnseitige Oberfläche den Südpol bildet. In Übereinstimmung mit den Polen der Rotorscheibe 18 sind die Arme 21 jedes spinnenartigen Teiles magnetisiert, so daß die Peripherie des Rotors eine vorbestimmte Anzahl von hervorspringenden '.Polen, die alternierend aus Nord- und Südpolen bestehen, besitzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat jedes

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der spinnenartigen Teile 19 und 20 fünfzehn Arme 21. Somit besitzt der Rotor 30 aus der Umfangsflache der Rotorscheibe hervorstehende Pole, die abwechselnd Nord- und Südpole sind Es soll in diesem Zusammenhange hervorgehoben werden, daß sich die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel der beschriebenen spinnenartigen Glieder beschränkt. Beispielsweise ist es möglicht, die Scheibe 18 derart zu polarisieren, daß an der Perxpherxefläche 18, 18' der Scheibe alternierend Nord- und Südpole sich abwechseln.

Die zwei spinnenartigen Glieder 19 und 20 und die Permanent· magnetscheibe 18 sind mit einer Welle 22 und dem Halteglied 23 verbunden und werden über einen Federring 31 o. dgl· vermittels der Zähne 32, welche in die Nabe 41 eingreifen, gehalten. Das Halteglied 23 trägt auf seiner Umfangsfläche Nasen 24 und Ausnehmungen 25, welche die Glieder 21 der spinnenartigen Teile 19 und 20 aufnehmen. Die Welle 22 ist innerhalb des Gehäuses 10 drehbar gelagert und durchdringt hierbei die Öffnung 26, wobei das Glied 27 als Trägerglied dient. Die Welle 22 väst ein Antriebsritzel 28 auf, welches durch die Öffnung 29 des Gehäusebodens 11 hindurchragt. Die Welle 22 ist weiterhin drehbar innerhalb des Gehäusebodens 11 über dem Haltering 30 gelagert« Der Spulenkörper 16· der Spule 16 besitzt eine Mehrzahl von Rillen 33, die der Sicherung der richtigen Anordnung der Statorpole 13 und 12 dienen.

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Sobald der Motor die erste Erregung erhält, ist der Rotor bestrebt, sich entweder im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung zu drehen, und zwar in Abhängigkeit von dem Anordnungsverhältnis zwischen der Spule, dem Magneten und den Stator- und Rotorpolen. Wie die Fig. 2 sowie auch 4 bis 6 zeigen ist zur Verhinderung einer bestimmten nicht gewünschten Drehrichtung eine einweggerichtete Vorrichtung 34 vorgesehen. Diese besteht vorzugsweise aus einem programmierenden Hilfsmittel, welches aus einer Nockenscheibe 35, die auf dem Trägerglied 23 angeordnet ist einer richtungsbezoge.nen Anhaltevorrichtung 36 besteht, die über einen Bolzen 37 beweglich an dem Trägerglied 27 befestigt ist. Die Nockenscheibe 35 besitzt eine schneckenförmige Umfangsfläche 38 mit einer in der Zeichnung dargestellten und insbesondere aus Fig. 2 hervorgehenden Haltekante bzw. Stoppfläche 39. Diese Fläche kann entsprechend mit der hiermit in Eingriff bringbaren richtungsvorgebenden Stoppvorrichtung 36 bei Drehung des Rotors in der falschen Richtung in einer vorbestimmten Lage in Eingriff gebracht werden.

Die richtungsvorgebende Haltevorrichtung 36 ist drehbar an dem Gehäuse 10 über den Beizen 37 befestigt, welcher einen Teil des Haltegliedes 27 darstellt. Das Halteglied 27

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hält die richtungsvorgebende Stoppvorrichtung 36 im Abstand von der Nockenscheibe 35 in der richtigen Position. Wie aus den Figuren weiter hervorgeht, ist die richtungsvorgebende Stoppvorrichtung 36 in Form eines Klinkenhebels oder einer Sperrklinke 40 ausgebildet, welche aus den beiden Armen 40' und 40" (s. Fig. 5) besteht. Entlang der Innenfläche bilden die Arme einen.teilweise kreisförmig ausgebildeten Abschnitt 42 für das Ineingriffbringen mit der Nockenscheibe 35. Hilfsmittel, etwa solche wie der Bolzen 43, hindern die gesamte untere Fläche der Schaltklinke, welche über das Trägerglied 27 gleiten kann, an einer freien ungehinderten Bewegung. Die Anwendung des teilweise kreisförmig ausgeführten inneren Abschnittes der Nockenscheibe ermöglicht es, daß der Rotor mit der richtungsvorgebenden Stoppvorrichtung über ungefähr 280 Winkelgrade in Kontakt bringbar ist. Gemäß diesem kennzeichnenden Merkmal ist eine genaue Steuerung und Kooperation zwischen der Nockenscheibe und der richtuhgsvorgebenden Stoppvorrichtung möglich, wodurch im wesentlichen die Wahrscheinlichkeit einer falschen oder fehlerhaften Einstellung bzw. Funktionsweise, d.h. also ein Ausbleiben der Drehbewegung bei Anlegung von Strom an den Motor, verhindert wird. Durch die besondere Formgebung der Schaltklinke werden, wie in den Figuren dargestellt, zwei Arretierflächen

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44 und 45, die sich jeweils an den Enden der Arme 40' und 40" befinden, gebildet. Hierbei ist die Fläche 44 durch die Ausbildung einer Art "Haken" am Ende der Schaltklinke hervorgebracht. Die beiden Arretier flächen an der Schaltklinke grenzen die Bewegung des Rotors, wenn sich dieser nach einem Start in der falschen Richtung zu drehen beginnt, ab. Für den Fall, daß keine zwei Arretierflächen benötigt werden, ist es auch möglich, die Schaltklinke mit einer einfachen Erretierfläche 44 auszubilden.

Es verdient noch hervorgehoben zu werden, daß dann, wenn die Rotation des Motors in falscher Richtung gestoppt worden ist, derselbe in der richtigen Richtung nicht leicht starten könnte, wenn die Drehbewegung in der falschen Stellung zuvor absolut, d.h. ohne nachzufedern, abgebremst worden ist. In diesem Zusammenhange ist es für die Erfindung von Bedeutung, daß der Motor, für den Fall, daß er sich in der falschen Richtung zu drehen beginnt, nicht dann angehalten wird,wenn er in einer Position ist, in der er nur eine niedrige Schwingbewegung ausführt. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Schwierigkeiten bei einer einweggerichteten Vorrichtung dadurch vermieden, daß der Rotor in einer vorbestimmten Stellung von hoher Oszillation gestoppt wird. Insbesondere wird nach der vorliegenden Erfindung der sich in falscher Drehbewegung zu

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drehen beginnende Rotor dann angehalten, wenn er sich in einem Halbpolabstand zu den Statorpolen befindet, d.h. der Rotor wird in dem Moment gestoppt, wenn wenigstens einer der hervorspringenden Pole 21 des Rotors über der halben Länge bzw. mit halber Überlappung einer der Statorpole oder 13 des Motors steht. Somit wird, wie ausgeführt, ein Halbpolabstand eingestellt, welcher wenigstens einen der Rotorpole in einem Halbabstand überlappt, und zwar mit wenigstens einem der in der Drehrichtung gegenüberliegenden Statorpole. Dieses wird erreicht durch die besondere Lokalisation bzw. Anbringung des Drehpunktes der Schaltklinke 40 bezüglich der Lokalisation der Arretierungsfläche, die durch die Stoppfläche oder -kante 39 der Nockenvorrichtung 35 gebildet ist.

In Fig. 4 sind u. a. drei aus dem Gehäusedeckel 10 herausgeformte Pole A, B, C dargestellt, die eine geringere Breite als die anderen Pole aufweisen, welche zwischen dem Kreisbogensegment, das durch die Pole A und C begrenzt ist, liegen. '

In Übereinstimmung damit, daß der Rotor in der beschriebenen vorbestimmten Stellung gehalten werden soll, wurden die Pole des Rotors für einen Halbpolabstand bezüglich der

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Statorpole, wie_ in Fig. 5 dargestellt, festgelegt und entsprechend der Drehpunkt der Schaltklinke an eine zugehörige Stelle gelegt. Sobald die Stoppfläche der Nockenscheibe mit der Sperrklinke in Eingriff gebracht ist, wird der Rotor in der vorbestimmten Stellung in seiner Drehbewegung gestoppt. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Festlegung des Drehpunktes der Sperrklinke in bezug auf die Nocke wie folgt erfolgt.Der Drehpunkt der Sperrklinke liegt in einer Linie, welche einen der Pole A,B oder C haltbiert und welche über die Mitte der Achse des Motors verläuft, wobei der Winkel zwischen dieser Ebene und einer weiteren, entlang der Oberfläche 44 bzw. der Kante 39 verlaufenden Ebene ungefähr 115° bis 125 , vorzugsweise 120 betragen sollte. Wenn der Rotor in dieser Position angehalten wird, sind alle Pole des Rotors bezüglich der Statorpole regelmäßig verteilt (staggered), wobei der Rotor in einer Stellung hoher Oszillation angehalten ist.

Der halbkreisartige Abschnitt der Sperrklinke ist darüber hinaus so angeordnet, daß dann, wenn der Arm 40· mittels der Nocke vorgesjamt wird, die Oberfläche der Stoppkante 39 der Nocke in die Fläche 45 der Sperrklinke in einer Winkellage von ca. 40° bis 44°, vorzugsweise 42° eingreift. Dieser Winkel wird hierbei gemessen zwischen der

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durch den Mittelpunkt der Achse des Motors und den Drehpunkt der Sperrklinke gezogenen Geraden und der Verlängerung der Kanten bzw. Fläche 45.

Fig. 6 zeigt eine spiegelbildliche Anordnung der richtungsvorgebenden Vorrichtung von Fig. 5, wobei sich hier der Rotor des Motors bezüglich Fig. 5 in entgegengesetzte Richtung drehen kann. Die Anordnung der Sperrklinke und der Nockenvorrichtung ist im übrigen in Fig. 6 die gleiche wie in Fig. 5.

Anhand der Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Fig. 5 und 6 kann nunmehr die Wirkungsweise des Motors und speziell diejenige der EinweGf-Richtungsvorrichtung nachfolgend beschrieben werden. Wenn an den Motor eine Spaanung angelegt wird, bildet sich zufolge der Feldspule ein Magnetfeld zwischen den Stator- und Rotorpolen aus· In Übereinstimmung mit der Anordnung der Statorpole ist dieses Magnetfeld asymmetrisch aufgebaut, wodurch der Rotor veranlaßt wird, sich zu drehen. Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 5 ist die Einweg-Richtungsvorrichtung derart ausgebildet, daß sich der Rotor des Motors entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung drehen kann. Bei Drehung des Rotors in entgegengesetztem Uhrzeigersinn hebt die Nockenvorrichtung 35 die Sperrklinke 40 kontinuierlich an, bis sie gemäß

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der Umfangsflächenkontur derselben schließlich in den Flächenabschnitt 44 einfällt, ohne daß ein Anhalten erfolgt. Wenn sichder Rotor jedoch beim Starten des Motors in falscher Richtung bewegt, d.h. also im Uhrzeigersinn, kann eine von zwei Bedingungen vorliegen. Wenn der Rotor in der falschen Richtung gedreht wird und die Sperrklinke 40 liegt in einer Stellung,wie sie in Fig. 5 mittels der ausgezogenen Linie dargestellt ist, wird sich der Rotor eine Zeitlang in der falschen Richtung weiterdrehen, bis die Stoppfläche 44 in die Arretierkante 39 der Nockenvorrichtung eingreift. Wenn andererseits die Sperrklinke sich in einer Stellung befindet, die in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist, dann wird sich der Rotor solange in der flaschen Richtung weiter bewegen, bis die Stoppfläche 44 der Nockenvorrichtung in die Arretierfläche 45 der Sperrklinke eingreift.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung der beschriebenen Einweg-Richtungsvorrichtung besteht darin, daß das richtung svor gebende Stoppglied 36 zurückspringt bzw. in die Ausgangslage zurückkehrt. Wenn der Rotor sich in der falschen Richtung zu drehen beginnt, wird die Nocke automatisch in eine Stoppostion gebracht. In Übereinstimmung mit der beschriebenen Wirkungsweise wird im Augenblick

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des ZusammenStoßens der Sperrklinke 40 mit der Nockenvorrichtung 45 die Sperrklinke unter Kraft des Rotors belastet bzw. mit Druck beaufschlagt. Sobald der Rotor absolut zum Stillstand gekommen ist, wird die in der Sperrklinke durch den Aufprall gespeicherte Energie auf die Masse des Rotojrs zurück übertragen, so daß dieser sich nunmehr wieder in entgegengesetzter Richtung beschleunigt.

Nachfolgend wird anhand der Figuren 2 und 3 ein Ausfüh— rungsbeispiel der geschwindigkeitsreduzierenden Vorrichtung in bezug zu dem Spulenkörper 16' und der Rotoranordnung beschrieben. Der Spulenkörper 16* kann aus einem geeigneten thermoplastischen Material hergestellt werden, etwa aus einem Polycarbonat oder dergleichen. Darüber hinaus kann der Spulenkörper aus wärmehärtbaren Harzen und Plasten, etwa aus geeigneten Phenolmassen oder dergleichen gefertigt werden. Der Spulenkörper besteht aus einem ringförmigen Abschnitt 47 und diesen begrenzenden flanschartige^ Ringen 46 und 46', welche zusammen aus einem Stück gefertigte Befestigungsorgane 48 aufweisen. Diese Befestigungsorgane, in Form von Stutzen ausgebildet, sind in gleichen Abständen entlang des Ringflansches 40 auf dessen äußerer Oberfläche vorgesehen.

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Die Stutzen 48 sind in einem Stück mit dem Spulenkörper 16 gefertigt und erheben sich untereinander in gleicher Weise und in derselben Richtung aus diesem heraus. Wie aus der Darstellung weiter hervorgeht, liegt die Achse jedes Stutzens parallä. und im gleichen Abstand zum Spulenkörper. Es soll noch Erwähnung finden, daß die Montagestutzen aus dem gleichen Plastikmaterial wie der Spulenkörper bestehen Die Form der Montagestutzen 48 ist derart, daß sie ein leichtes Einklinken des Stutzens in die schlüssellochartig geformten Öffnungen 49 innerhalb des Gehäuses 14 sicherstellen, wobei hier insbesondere auf Pig. 4 verwiesen wird Die Stutzen oder Zpafen sind einpaßtbar in die reduzierten Abschnitte der schlüssellochartigen Öffnung, so daß eine druckfeste Fixierung des Motors in genau vorbestimmbarer Stellung mit dem Getriebe ermöglicht wird. Die Leitkanten jedes Stutzens besitzfen einen Flansch bzw. einen schulterartigen Abschnitt 51, welcher durch die entsprechende Öffnung 52 des Gehäuses 11 hindurchführbar ist und mit der Unterseite des Gehäuses 14 des Untersetzungsgetriebes in Eingriff bringbar ist. Die Öffnungen 52 sind zueinander im gleichen Abstand vorgesehen. Die Stutzen 48 besitzfen, wie in Fig. 4 dargestellt, einen doppel-D-förmigen Querschnitt, wodurch die Anbringung derselben an der Unterseite des Gehäuses 11 erleichtert wird. Der Kanal 53 teilt den Stutzen in zwei separate Hälften auf. -

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Darüber hinaus besitzen die in Fig. 4 dargestellten Stutzen einen flachen Schulterteil, so daß die Stutzen Führungsflächen aufweisen, welche abgeschrägt oder abgerundet oder auch abgewinkelt sind, um ein Zusammendrücken der Führungskanten beim Einführen durch die Öffnung in das Montagechassis zu ermöglichen und somit ein erleichtertes Einbringen der Stutzen in die entsprechenden Öffnungen des Gehäuses des Zahnradgetriebes zu gewährleisten. Nachdem die Führungskante des Stutzens durch die entsprechende zugehörige Öffnung in dem Getriebegehäuse eingebracht worden ist, kann sich der Stutzen nachfolgend wieder ausdehnen, wodurch die flanschartigen Kanten mit der Unterseite des Gehäuses in festen Eingriff gebracht werden und somit eine wirksame Befestigung zwischen Motor und Untersetzungsgetriebe erfolgt.

Zufolge der Ausbildungsform der oben beschriebenen Stutzen ist es bei der Montage des Untersetzungsgetriebes an den Motor nicht erforderlich, zusätzliche Gerätschaften oder Spezialwerkzeuge für die sichere Verbindung zwischen Motor und Getriebe zu verwenden. Die im Ausführungsbeispiel beschriebenen Stutzenfcönnen entsprechend modifiziert werden, wobei insbesondere entsprechend den Erfordernissen eine größere Zahl oder längere Stutzen verwendet werden können.

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An dem oberen Flansch 46 des Spulenkörpers sind in gleichmäßigem Abstand Ansätze 54 vorgesehen, welche ebenfalls, wie die oben beschriebenen Stutzen, ein eindeutiges Instellungbringen des Spulenkörpers bezüglich des Gehäuses 10 ermöglichen sollen, .und die darüber hinaus einen hohen Preßdruck, der durch und auf die ,Spulenkörper wirkt, aufnehmen können.

In Fig. 3 ist das Untersetzungsgetriebe 5D ±n einer auseinander gezogen en Darstellung wieder.gfi;geben,, wobei dasselbe innerhalb des Gehäuses 14 unt^exzaibxämgen ist™ Das Gehäuse 14 besitzt eine BefeLstigumjslasche 55 mfifct .entsprechender Lochung In die Oberfläche des Gehäuses ,14 sind eine Mehrzahl von schlüssellachartigen Dxxrehbrechungen 49 eingebracht, welche sich in .der unmittelbaren Umgebung der Umfangsflache des Gehäuses im gleichen Abstand zueinander befinden. Die schlüsse"lüo.chartigen Durchbohrungen 49 nehmen die oben beschriebenen Stutzen 48 des Spülenkörpers, wie aus Fig. 4 hervorgeht, auf. Das Lager 56 wird auf die Innenseite der oberen Gehäusewandung 14 aufgesteckt. Auf einer Welle 60 ist ein Zahnrad 61 befestigt. Eine weitere Welle 65 nimmt ein Zahnrad 62 auf, welches mit einem Ritzel 63 achsgleich verbunden ist. Die Basisplatte 66 des Gehäuses 15 besitzt

zwei Durchbrohrungen 58 und 59 und eine Lochung 70, wobei letztere eine Buchse 69, welche in diese einführbar ist, aufnimmt. Die Durchbohrungen 59 und 58 bilden die Lager der Wellen 22 und 65. Die Welle 60 verläuft frei durch die Bohrung 57 des Lagers und ist paßgerecht in die Bohrung 67 des Ritzels 68 eingepaßt. Die Bohrung 64 in der Mittelachse des Gehäuses 14 stellt eine genaue, liniengleiche Anordnung zwischen dem Ritzel des Antriebmotors und dem Eingangszahnrad des Getriebes sicher.

Nach dem oben Gesagten und in Übereinstimmung mit den Zeichnungen ist es klar verständlich, daß erfindungsgemäß das Untersetzungsgetriebe leicht von dem Motor durch kurzes Verdrehen des Motors gegen das Untersetzungsgetriebe, und somit durch Lösen der Stutzen 48 von dem Gehäuse 11, auf einfache Weise möglich ist| darüber hinaus ist das Antriebszahnrad 62 des Getriebes exakt mit dem Ritzel 28 der Welle des Rotors des Motors in Eingriff und damit in eine Linie bringbar.

Der beschriebene erfindungsgemäße Snychronmotor in Kombination mit einer Einweg-Ridtungsvorrichtung läuft sicher und sehr leicht an, und zwar in einer eindeutig vorgegebenen Richtung. Die erfindungsgemäße Verbindung dieses

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Motors mit einem Untersetzungsgetriebe ermöglicht darüber hinaus ein einwandfreies Ineingriffbringen des Ritzels des Motors mit dem entsprechenden Zahnrad des Untersetzungsgetriebes«.

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Claims (23)

1. Τ95Τ02ΤΊ

   Ansprüche

   Ύ1·JSynchronmotor, dessen Drehrichtung mittels einer winweggerichteten Vorrichtung eindeutig vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die einweggerichtete Vorrichtung programmierende Mittel besitzt, welche von dem Rotor des Motors getragen werden und die Stoppglieder derart einschließt, daß sie mit den programmierenden Mitteln in Verbindung bringbar sind, so daß das Anhalten des Rotors bei flaschem Drehrichtungsbeginn an einem Punkt hoher Oszillation erfolgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoppglieder aus einer Sperrklinke, die drehbar an dem Gehäuse des Motors befestigt ist, bestehen, wobei die Sperrklinke wenigstens eine das Anhalten der Rotorbewegung ermöglichende Fläche besitzt, die mit dem programmierenden Hilfsmittel in Eingriff bringbar ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das programmierende Hilfsmittel eine Nocke ist, die wenigstens eine Stoppfläche besitzt, welche derart angeordnet , ist, daß sie nur dann mit dem Stoppglied in Eingriff

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   -: ^: "195802b

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   bringbar ist, wenn der Rotor sich in einer vorbestimmten Stellung befindet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke elastisch ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrklinke- zwei Arme besitzt, welche einen annähernd halbkreisförmigen Abschnitt bilden.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der halbkreisförmige Abschnitt einen Kontakt mit den
   programmierenden Mitteln über einen Winkel von annähernd 280 des vollen Drehvermögens des Rotors herbeiführt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", daß die Anbringung der Stoppvorrichtung in Richtung einer Linie liegt, welche durch die Achse des Motors und einen schmalen Statorpol verläuft, wobei die Programmierungsvorrichtung in die Stoppvorrichtung an einer Fläche eingreift, deren Winkel gemessen zwischen der Ebene;· dieser Eingriffsfläche

   und der genannten Linie etwa 115° bis 125° beträgt.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Winkel etwa 120° beträgt.

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9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das richtungsvorgebende Stoppglied auf einer Linie liegt, welche durch die Achse des Motors und einen schmalen Statorpol gezogen ist, und das Programmierungsglied mit einer Fläche in das Stoppglied eingreift, bei der der Winkel äwa 40° bis 44° beträgt, der durch den Schnittpunkt der Ebene der Eingriffsfläche und die genannte Linie gebildet ist·
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel ca. 42° beträgt.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination ein Zahnradgetriebe mit einem Motor verbunden ist, wobei das Zahnradgetriebe eine Drahtwindungsbegrenzung aufweist, welche von einer Ringsektion einge- · schlossen ist, die in Flanschen bzw. Spurkränzen und federnden Stutzen eingeschlossen ist, wobei letztere in einem Stück mit einem der genannten Flansche geformt sind und sich von diesen weg erstrecken, daß das Getriebe ein Gehäuse aufweist, welches mit den genannten Stutzen übereinstimmende Durchbohrungen aufweist, wobei diese Stutzen einen flanschartigen Abschnitt besitzen, der sich unter der entsprechenden Öffnung des Getriebegehäuses erweitert, und wobei jeder Stutzen an die korrespondierende Öffnung

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    des Getriebegehäuses diesen aufnehmend angepaßt ist und in das Gehäuse eingreift, so daß eine wirksame Sicherung des Getriebes an den Synchronmotor derart erfolgt, daß das Ritzel des Synchronmotors in vorbestimmbarer Weise automatisch in fluchtende Stellung mit dem zugehörigen Eingangszahnrad des Getriebes bringbar ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwindungsbegrenzung ein muldenartiger Spulenkörper ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzen des Spulenkörpers sich annähernd parallel zur Achse desselben von diesem weg erstrecken.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper knopfartige Glieder enthält, welche im wesentlichen alle Druck- und Zugkräfte, die auf die Spule innerhalb des Gehäuses des Motors ausgeübt werden^ aufnehmen
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper leitenden Draht_r welcher um diesen herumgewickelt ist, aufnimmt und die Klemmleitungen durch eine öffnung in einem der Flansche hindurchgeführt sind.

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16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen in das Getriebegehäuse in schlüssellochartiger Form eingebracht sind, in welche die Stutzen des Spulenkörpers, das Gehäuse des Untersetzungsgetriebes mit diesem fest zusammenhaltend, einbringbar ist, und zwar bei exakter Anordnung der Stutzen in den schlüssellochartigen Ausnehmungen in einer vorbestimmten Entfernung.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine ringartige Feldspule, einen Permanentmagnetrotor, welcher innerhalb der öffnung der Feldspule angeordnet ist, eine Vielzahl von Polen um die Peripherie des Permanentmagneten herum, wobei der eine Pol auf der einen Seite und der andere Pol auf der gegenüberliegenden Seite des Permanentmagneten angeordnet-ist, und eine Vielzahl von Statorpolgruppen mit wenigstens zwei Polen, deren Breite bei wenigstens einem, der Pole geringer als die Breite der Statorpole in dieser Gruppe ist, besitzt.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite eines der im Querschnitt bogenförmig ausgebildeten Statorpols von jeder der Statorpolgruppen etwa die Hälfte der entsprechenden Breite der übrigen Statorpole innerhalb der Statorpolgruppen beträgt.

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19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder halbbreite Statorpol von wenigstens zwei

    Statorpolen mit doppelter Breite und bogenförmigem
    Querschnitt eingeschlossen bzw. separiert ist.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorpolgruppen in ca. 60 —Sektionen um die
    Peripherie des Rotors verteilt sind.
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jedes 60°-Sektors einer Statorpolgruppe wenigstens ein Rotorpol mehr mit einer bestimmten Polarität vorhanden ist als die Zahl derjenigen Rotorpole beträgt, die die entgegengesetzte Polarität aufweist.
22. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Rdtorpole hervorstehende Pole sind.
23. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet des Rotors durch seine Dicke
    magnetisiert ist, so daß die eine stirnseitige Oberfläche von dör einen Polarität und die entgegengesetzte Fläche von der entgegengesetzten Polarität ist.

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