DE2329441C2

DE2329441C2 - Synchronmotor mit Anlaufsperre

Info

Publication number: DE2329441C2
Application number: DE2329441A
Authority: DE
Inventors: Hermann Courgevaux Gerber
Original assignee: Johnson Electric Switzerland AG
Current assignee: Johnson Electric Switzerland AG
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1982-09-09
Also published as: US3842296A; FR2191349B1; DE2329441A1; FR2191349A1; CH570064A5

Description

Rotorwell« ein Zahnrad mit einseitig gestuften Zahnen auf, in welches ein Sperrzahnrad eingreift und eine Drehung dann verhindert, wenn ein Zahn des Sperrzähnrades auf eine Schulter eines Zahnes des Zahnrads des Rotors trifft (DE-GM 17 87 659), Hierbei s kann eine sofortige Sperrung des Rotors bei Anlauf im unerwünschten Drehsinne erreicht werden, aber eine Vorwahl der Drehrichtung am ausgeführten Motor ist unmöglich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Synchronmotor mit einer Sperrvorrichtung auszustatten, die ohne jede Montagearbeit vom Benutzer durch einen .Handgriff umstellbar ist und die je nach ihrer Einstellung den Rotor augenblicklich sperrt, wenn er in der unerwünschten Drehrichtung anlaufen will. Diese neue Aufgabe wird durch die Ausführungen gemäß Ansprüchen 1, 8 und 10 gelöst, während die übrigen Ansprüche bevorzugte Weiterbildungen umschreiben. In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Motors dargestellt.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch zwei Arbeitsstellungen eines ersten Sperrgetriebes.

Fig.3. zeigt einen Schnitt durch das Spen-getrisbe nach F ig. 1 und 2,

Fig.4 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Sperrgetriebe,

Fig.5 zeigt das Sperrgetriebe nach Fig.4 in Seitenansicht,

Fig.6 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Sperrgetriebe, ·

Fig.7 zeigt das Sperrgetriebe nach Fig.6 in Seitenansicht, und

F i g. 8 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Sperrgetriebes.

In den F i g. 1 — 3 ist eine Gehäusewand 1 des Synchronmotors teilweise dargestellt, in welcher die Achse 2 gelagert ist Auf der Achse 2 sitzt ein Teil 3 des Rotors, welcher einseitig mit einer aus Zähnen 4 und Lücken 5 bestehenden Verzahnung versehen ist Auf der Welle 2 ist ein Ritzel 6 lose drehbar zwischen einer federbdastei-sn Scheibe 7 und einem auf der Achse 2 befestigten Ring 8 angeordnet Zwischen der Achse 2 beziehungsweise dem Rotorteil 3 und dem Ritzel 6 ist somit eine Reibungskupplung vorgesehen, welche des Ritzel 6 mit einem bestimmten Drehmoment mitzunehmen trachtet

Mit dem Ritzel 6 kämmt ein Zahnsegment 9, das auf einer Achse 10 schwenkbar gelagert ist Mit dem Segment 9 sind zwei Sperrklinken 11 starr verbunden. Die Nabe des Segments 9 weist einen Anschlagzahn 12 so auf, der in eine Lücke M eines Anschlagschiebers 14 greift, dsr in einem Schlitz der Gehäusewand 1 in Richtung dps in F i g. 1 angedeuteten Pfeils hin und her verschoben werden kann. Die seitlichen Begrenzungsflächen 15 und 16 der Lücke 13 bilden Anschläge für den Zahn 12, wobei, wii die Fig. 1 und 2 zeigen, je nach der Arbeitsstellung des Schiebers 14 der eine oder andere Anschlag wirksam ist

Die Arbeitsweise der Anlaufsperre gemäß F i g. I —3 ist wie folgt

Will der Rotor bei der Stellung des Anschlagschiebers 14 gemiB Fi g. 1 im Uhrzeigersinn, d. h. in Richtung des voll ausgezogenen Pfeils anlaufen, so wird das Segment 9 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt Der Zahn 12 entfernt sich hierbei vom Anschlag 16 und die rechtsliegende Sperrklinke 11 greift in die Verzahnung 4, 5 des Rotors ein. wie F i g. I andeutet wodurch die weitere Drehung des R?tors gesperrt ist Der Rotor wird jetzt in umgekehrter Richtung anzulaufen versuchen, wobei er ober das Ritzel 6 das Zahnsegment 9 im Uhrzeigersinn dreht, und die rechtsliegende Sperrklinke (1 ausrückt, bevor sie an den nächsten Zahn 4 der Rotörverzahnung anschlagen könnte. Die Schwenkung des Segments 9 im Uhrzeigersinn ist jedoch begrenzt durch den Anschlag des Zahnes 12 gegen die wirksame Anschlagfläche 16 des Schiebers 14, so daß die Sperrklinken 11 in der in F i g. 1 in gestrichelten Linien angedeuteten symmetrischen Mittelstellung gehalten werden. Der Rotor kann nun in dem durch den gestrichelten Pfeil in F i g. 1 angedeuteten Gegenuhrzeigersinn weiterlaufen. Ein praktisch bedeutungsloser Nachteil besteht hier darin, daß ein geringer Teil des verfügbaren Drehmomentes aufgewendet werden muß, um die Reibung zwischen der Scheibe 7 beziehungsweise dem Distanzring 8 und dem stillstehenden Ritzel 6 zu überwinden.

Fig.2 zeigt die andere mögliche Arbeitsstellung des Sperrgetriebes, wobei der Schieber 14 nach links verschoben ist, so daß sein Anschlag 15 wirksam ist In diesem Falle kann das Segment 9 nu-, im Uhrzeigersinn verschwenkt werden und ein Anlaufen de; Rotors in der durch einen ausgezogenen Pfeil angedeuteten Gegenuhrzeigerrichtung sperren. Die Sperrstellung der linksliegenden Sperrklinke U ist in vollen Linien angedeutet Läuft der Rotor dagegen im Uhrzeigersinn an, so kann das Segment mit den Sperrklinken 11 nicht aus der in gestrichelten Linien angedeuteten Mittelstellung verschwenkt werden, weil der Zahn 12 gegen die Anschlagfläche 15 anliegt Damit ist die Laufrichtung im Uhrzeigersinn bestimmt

Die Einstellung der Drehrichtung des Motors ist somit in sehr einfacher Weise und mittels einer entsprechend einfachen Sperrvorrichtung möglich.

Die F i g. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsmöglichkeit Außer einer Gehäusewand 20, in welcher die Rotorachse 21 gelagert ist zeigt F i g. 4 einen Teil 22 des Blechstators, insbesondere Statorpole 23. Auf der Achse 21 des Rotors 24 ist praktisch frei drehbar die Nabe 25 eines Trägers 26 gelagert Die Nabe 25 ist zweiteilig ausgeführt und mit einem geschlitzten länglichen Teil 27 verbunden, der so bemessen ist, daß die beiden Nabenteile leicht gegen die Achse 21 angelegt werden. An einem nach oben ragenden Arm 28 des Trägers 26 ist ein Zahnrad 29 frei drehbar gelagert, das in eine Innenverzahnung 30 des Rotors 24 eingreift. Der Träger 26 weist ferner eine nach unten ragende Gabel auf, deren Arme 31 und 32 als Anschläge mit einem Anschlagzapfen 33 zusammenarbeiten. Der Zapfen 33 ist exzentrisch an einer im Gehäuse des Motors drehbar angebrachten Einstellschraube 34 angebracht, an deren Außenseite der Schraubenschlitz 35 zusammen mit der Nut 36 einen Teil bildet, der die Pteh. iciitung anzeigt

An der Gehäusewand 20 sind Anschläge 37 und 38 angeformt die im Schwenkbereich des Zahnrades 29 liegen.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Lage des Anschlagzapfens 33 liegt der Arm 31 der Anschlaggabel gegen diesen Zapfen an. Der Träger 26 kann somit aus der dargestellten Ausgangslage nur im Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Läuft del Rotor somit im Uhrzeigersinn an, so werden durch die von der Achse 21 auf die Nabe 25 und von der Innenverzahnung 30 auf das Zahnrad 29 wirkenden Kräfte der Träger 26 im Uhrzeigersinn mitgenommen. Sobald die Verzahnung des Zahnrades 29 hierbei auf den Anschlag 37 trifft, wird

die Drehung des Zahnrades und damit die Drehung des Rotors blockiert. Damit wird der Rotor in umgekehrtem Drehsinn angeworfen und nimmt den Träger 26 mit dem darauf gelagerten Zahnrad 29 im Gegenuhrzeigersinn mit. Sobald der Träger 26 hierbei wieder die dargestellte symmetrische Mittellage zwischen den Anschlägen 37 und 3« erreicht hat, schlägt der Arm 31 gegen den Anschlagzapfen 33 an. Eine weitere Drehung des Trägers 26 im Gegenuhrzeigersinn ist ausgeschlossen. Die weitere Drehung des Rotors im Gegenuhrzeigersinn wird somit nicht mehr behindert, denn das Zahnrad 29 blüibt in der in Fig.S dargestellten Mittelstellung und direht mit dem Rotor frei mit.

Um die andere Drehrichtung einzustellen, wird die Anschlagschraube 34 um 180° gedreht, so daß nun der Anschlagzapfen 33 mit dem Anschlagarm 32 zusammenarbeitet. Bei der Einstellung kann nun der Träger 26 der Drehung des Rotors 24 nur im Gegenuhrzeigersinn folgen, so daß nun diese Drehrichtung durch Eingreifen

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des Zshnrsdcs 29 in de" Arischis

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wird. Oer

Rotor wird also schließlich im Uhrzeigersinn anlaufen, was durch den auf der Anschlagschraube 34 angebrachten Pfeil angezeigt wird.

In 'ien Fig.6 und 7 sind entsprechende Teile gleich bezeichnet wie in den F i g. 4 und 5. Außer in den F i g. 4 und 5 dargestellten Teilen des Motors ist in F i g. 6 auch der Spulenkörper 39 mit der Spule 40 des Motors angedeutet. Auf der Welle des Motors sitzt wiederum die zweiteilige Nabe 25 eines elastischen Trägers 26', der mit einer Verzahnung 41 versehen ist. Diese jo Verzahnung greift in ein Zahnsegment 42 eines um die Achse 43 schwenkbar gelagerten Rahmens 44. Die Ecken 43 und 46 dieses Rahmens bilden Sperranschläge, die mit einer Sperrverzahnung 47 des Rotors 24 zusammenarbeiten. Der Rahmen 44 weist ferner Anschlagflächen 48 und 49 auf, die mit dem Anschlagzapfen 33 zusammenarbeiten.

Befindet sich der Anschlagzapfen in der in F i g. 7 ausgezogen dargestellten Lage an der Anschlagfläche 49. so kann der Rahmen 44 aus der dargestellten unwirksamen Mittelstellung nur im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt werden. Das geschieht, wenn der Rotor im Gegenuhrzeigersinn anlaufen will und über den Träger 26' und die Verzahnungen 41 und 42 den Rahmen 44 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt. Die Ecke 46 wird dann rasch in die Verzahnung 47 des Rotors eingreifen und die weitere Drehung sperren. Der Rotor wird daher im Uhrzeigersinn angeworfen. Er kann dabei Ober den Träger 26 und die Verzahnungen 41 und 42 den Rahmen nur bis in die dargestellte neutrale Mittelstellung zurücknehmen, so daß die weitere Drehung im Uhrzeigersinn tvrht mehr gehindert wird. Durch Umstellung des Sperrzapfens 33 in die strichpunktiert dargestellte Lage wird eine Drehung des Rahmens 44 im Gegenuhrzeigersinn verhindert, so daß nun der Rotor im Gegenuhrzeigersinn anlaufen kann.

Fig.8 zeigt schematisch ein weiteres umsteuerbares Sperrgetriebe. Auf der Motorachse 50 ist ein Zahnrad 51 mit normaler Evolentenverzahming befestigt Auf einer um die Achse 52 schwenkbaren Wippe mit zwei Armen 33 und 54 und einem Betätigungshebel 55 sind zwei Sperräder 56 und 37 frei drehbar gelagert. Durch Schwenkung der Wippe um die Achse 52 kann das eine oder andere dieser Sperräder mit dem Zahnrad 51 des Rotors in Eingriff gebracht werden. Bei der dargestellten Stellung ist das Sperrad 56 in Eingriff gebracht. Jeder dritte Zahn der beiden Sperräder 56 und 57 weist volles Profil entsprechend dem Profil der Zähne des Rades 51 auf. Die übrigen Zähne sind halbiert, d. h„ die einseitig einer Symmetrie-Axialebene des gedachten Zahnes liegende Hälfte de* Zahnprofils ist entfernt, und zwar beim Sperrad 56 die im Uhrzeigersinn liegende Hälfte und bei dem Sperrad 57 die im Gegenuhrzeigersinn liegende Hälfte des Profils. Bei der dargestellten Stellung des Sperrgetriebes, d. h„ wenn das Sperrad 56 im Eingriff mit dem Zahnrad 51 steht, erfolgt eine Sperrung des Rotors, wenn derselbe in Richtung des ausgezogenen Pfeils in F i g. 8 anlaufen will. Da nämlich hierbei die Zährse des Zshnrsdes 5! zur Mitnshme dc^c Sperrades 56 von der weggeschnittenen Seite der Zähne her das Rad 56 antreiben, wird der nächste Zahn des Sperrades 56 nicht mehr korrekt in die folgende Lücke eingreifen, wie in F i g. 8 angedeutet ist, sondern wird so auf den Zahnkopf des folgenden Zahnes des Rades 51 treffen, daß Selbsthemmung und damit Sperrung des Rotors eintritt. Läuft hierauf der Rotor in dem durch den gestrichelten Pfeil angedeuteten Gegenuhrzeigersinn an, io wirken die Zähne des Zahnrades 51 stets auf die belassenen Halbprofile der Zähne des Sperrades. Das Sperrad wird damit wie ein normales Zahnrad angetrieben und bewirkt keine Sperrung. Versieht man das Sperrad zum Teil mit vollen Zähnen, wobei jeder zweite, vorzugsweise jedoch jeder dritte Zahn voll ausgeführt ist, so besteht eine erhebliche Wahrscheinlichkeit, daß die Sperrung durch einen vollen Zahn erfolgt, welcher der hierbei auftretenden Beanspruchung besser gewachsen ist und die Sperrung eindeutiger vornimmt als ein nur zur Hälfte belassener Zahn. Bringt man durch Schwenkung der Wippe 53—55 das Sperrad 56 außer Eingriff und das Sperrad 57 in Eingriff mit dem Zahnrad 51, so wird die andere Drehrichtung des Rotors gesperrt. Ein Sperrgetriebe der in F i g. 8 dargestellten Art mit nur einem Sperrad könnte selbstverständlich mit Vorteil auch verwendet werden, wenn nur die eine Richtung gesperrt werden soll. Das Sperrgetriebe gemäß Fig. 8 hat den besonderen Vorteil, daß während des normalen Laufens des Motors nur äußerst geringe Reibungsverluste durch das mitlaufende Sperrad bestehen.

Anstelle einer Reibungskupplung gemäß Fig. 1—3 könnte auch eine magnetische Kupplung, eine Vrbelstromkupplung oder dergleichen vorgesehen sein. Diese Kupplung könnte, statt auf dem Rotor, zwischen einem z. B. von dem fest auf der Rotorwelle sitzenden Ritzel 6 angetriebenen Zahnrad und einem Sperrhebel angeordnet sein. Für die magnetische Kupphing könnten gegebenenfalls die permanentmagnetischen Pole des Rotors benutzt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: V

1. Synchronmotor mit einer umstellbaren Vorrichtung, welche den Anlauf des Rotors je nach ihrer Stellung in einer Richtung sperrt, wozu mindestens ein Sperrorgan vorgesehen ist, das bei Drehung des Rotors in der unerwünschten Drehrichtung vom Rotor in eine Sperrstellung mitnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Rotor bzw. einem damit verbundenen Teil eine, in an sich bekannter Weise über den ganzen Umfang gleichmäßig geteilte Sperrverzahnung (4, 5, 30, 47, 51) vorgesehen ist, in weiche das wirksame Sperrorgan (11, 29, 44, 56, 57) eingreifen kann und den Rotor unmittelbar nach seinem Anlauf in der unerwünsch- is ten Drehrichtung sperrt und daß verstellbare Anschläge (14; 33) für das Sperrorgan (11; 44) vorgesehen sind, welche je nach ihrer Lage ein Einrücken des Sperrorgans in Sperrstellung nur in einem Sinne gestatten, derart daß der Rotor (3) je nach Lagecier Anschläge nur im einen oder anderen Sinne anlaufen kann!

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Sperrorgan (11; 44) vom Rotor (3) über eine Reibungskupplung (6,7; 21,25), eine magnetische Kupplung, eine Wirbelstromkupplung oder dergleichen mitgenommen wird.

3. Synchronmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß sich die Kupplung (6,7; 21,25) auf der Rotorwelle (2; 21) befindet wobei der eine Kupplungsteil (6; 25) mit einem schwenkbaren Sperrorgan (11; 44) in Eingriff steht

4. Synchronmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf de> Rotorwelle (2) ein Zahnrad (6) lose zwisciien einem auf der Welle befestigten und einem losen, fede belasteten Reibbelag (7) angeordnet ist wobei das Zahnrad (6) mit einem Zahnsegment (9) des Sperrorgans (11) kämmt

5. Synchronmotor nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet daß ein schwenkbares Sperrorgan (11; 44) mit in eine Sperrverzahnung (4,5; 47) des Rotors einschwenkbaren Klinken vorgesehen ist, wobei das Sperrorgan mit einem verstellbaren Anschlag (14; 33) zusammenarbeitet

6. Synchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Sperrorgan (11) einen Zahn (12) aufweist der zwischen gemeinsam verschiebbare Anschläge (15,16) greift

7. Synchronmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Klinken in eine Außen- so oder Innenverzahnung (4, 5 bzw. 47) des Rotors eingreifend ausgebildet sind.

8. Synchronmotor mit einer umstellbaren Vorrichtung, welche den Anlauf des Rotors je nach ihrer Stellung in einer Richtung sperrt wozu mindestens ss ein Sperrorgan vorgesehen ist, das bei Drehung des Rotors in der unerwünschten Drehrichtung vom Rotor in eine Sperrstellung mitnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf einem Schwenkarm (26) gelagertes Zahnrad (29) mit einem Zahnrad (30) des Rotors kämmt, wobei auf den Schwenkarm ein verstellbarer Anschlag (33) wirkt, der den Schwenkarm in jeder seiner Stellungen eine Verschwenkung des Schwenkarms bis zum Eingriff des Zahnrades (29) in einen Sperrzahn (37,3H) erlaubt.

9. Synchronmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkarm (26) auf der Rotorwelle (21) gelagert ist

441 \0, Synchronmotor mit einer umstellbafen Vorrichtung, welche den Anlauf des Rotors je nach ihrer Stellung in einer Richtung sperrt, Wozu mindestens ein Sperrorgan vorgesehen ist, das bei Drehung des Rotors in der unerwünschten prehrichtung vom Rotor in eine Sperrstellung mitnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rotor oder dessen Weile (50) ein Zahnrad (51) mit symmetrisch geformten Zähnen sitzt, während auf ^jner Wippe (53—55) zwei wahlweise in das ZaHm. 3d (51) einschwenkbarc Sperräder (56,57) drehbar gelagert sind, die Zähne aufweisen, deren Profil der einseitig einer Axial-Symmelrieebene liegenden Hälfte des Profils der Zähne des Sperrades (51) des Rotors entsprechen, wobei beirrt einen Sperrad im einen Drehsinn und beim anderen Sperrad im anderen Drehsinn orientierte Profilhälften der Zähne fehlen.

11. Synchronmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß die Sperräder (56, 57) auch vollständige Zähne mit symmetrischem Profil aufweisen.

12. Synchronmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dritte Zahn der Sperräder (56,57) symmetrisches Profil aufweist

Die Erfindung betrifft einen Synchronmotor mit einer umstellbaren Vorrichtung, welche den Anlauf des Rotors je nach ihrer Stellung in einer Richtung sperrt wozu mindestens ein Sperrorgan vorgesehen ist das bei Drehung des Rotors in der unerwünschten Drehrichtung vom Rotor in eine Sperrstellung mitnehmbar ist

Bei einem bekannten Motor dieser Art ist auf dem Rotor ein einzelner Sperrzahn angeordnet der bei Anlauf des Motors im unerwünschten Drehsinn gegen einen durch die Drehung des Rotors in eine Sperrstellung schwenkbaren Anschlagnocken anschlägt (US-PS 31 11 596). Nachteilig wird an dieser Lösung empfunden, daß der Rotor im ungünstigsten Falle bis zu annähernd einer vollen Umdrehung im falschen Drehsinn ausführen kann, bevor er angehalten und in die erwünschte Drehrichtung umgesteuert wird.

Bei einem weiteren bekannten Motor (DE-PS 6 76 987) ist eine zweiarmige Sperrfeder vorhanden, die schwenkbar angeordnet ist, derart, daß wahlweise der eine oder andere Arm als federnde Sperrklinke in den Bereich eines Anschlagstiftes am Rotor gebracht werden kann. Diest- Sperre ist zwar sehr einfach, weist aber auch den oben erwähnten Nachteil auf, daß der Rotor bis zu praktisch einer Umdrehung im unerwünschten Drehsinn ausführen kann. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die eine Sperrfeder gerade mit Federdruck auf den Anschlag aufliegen kann, wenn der Rotor zum Stehen kommt, was ein Wiederanlaufen des Motors unmöglich macht, besonders wenn wegen der Reibung der Sperrfeder der Rotor nicht in eine günstige Anlaufverhältnisse gewährleistende Ruhestellung läuft

Es ist zwar auch bekannt Synchronmotoren bei der Fabrikation wahlweise mit je einem von zwei verfügbaren Sperrgetrieben auszustatten, von welchen jedes den Rotor unmittelbar nach dem Anlauf in einem bestimmten Drehsinn sperrt (DE-OS 17 63 855). Es ist jedoch unmöglich, das einmal eingebaute Getriebe umzustellen oder auszuwechseln, um eine Sperrung im anderen Drehsinne zu erreichen.

Ein weiterer bekannter Synchronmotor weist auf der