DE2420869B2

DE2420869B2 - Elektrischer motor mit einer unidirektionalen kupplung

Info

Publication number: DE2420869B2
Application number: DE19742420869
Authority: DE
Inventors: Eric William Cheam Surrey Jolley (Grossbritannien)
Original assignee: United Gas Industries Ltd
Current assignee: United Gas Industries Ltd
Priority date: 1973-05-05
Filing date: 1974-04-30
Publication date: 1977-09-15
Also published as: NL7405582A; FR2228316B1; BE814566A; GB1437376A; FR2228316A1; DE2420869C3; DE2420869A1; IT1011355B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Motor mit einer unidirektionalen Kupplung, enthaltend ein drehbares ringförmiges Bauteil mit einer Reihe von radialen Vorsprüngen auf dem inneren Umfang und ein Kupplungsbauteil mit einem bezüglich der Vorsprünge ein- und ausrückbaren Anschlag.

Ein solcher elektrischer Motor mit Rücklaufsperre ist seiner grundsätzlichen Art nach aus der SW-PS t 71 851 bekannt Dabei handelt es sich um einen elektrischen Synchronmotor mit einem oder mehreren magnetischen Rotoren, die innerhalb getrennter Statorpole angeordnet sind. Eine Spule sorgt für eine Wechselerregung der Statorpole. Falls bei solchen elektrischen Synchronmotoren keine Mittel vorgesehen sind, die beim Anlaufen die Drehrichtung steuern, können die Motoren in irgendeiner der beiden Drehrichtungen anlaufen.

Weiterer allgemeiner Stand der Technik auf dem Gebiet von Anlaufkupplungen ist durch die DT-OS 21 45 164 bekannt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das Kupplungsbauteil der unidirektionalen Kupplung derart zu gestalten, daß seine Wirkung symmetrisch ist. so daß man durch einfaches Umdrehen des Kupplun^sbauteils die gestattete Drehbewegungsrichtung umkehren kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs beschriebene elektrische Motor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsbauteil eine Feder mit zwei sich unter einem Winkel schneidenden Schenkeln aufweist und daß die beiden Schenkel derart federnd auseinandergedrückt sind, daß das eine Ende des ersten Schenkels in bezug auf eine drehbare Nabe außermittig an einem ortsfesten Zapfen angelenkt ist und der zweite Schenkel federnd gegen die andere Seite der Nabe drückt, wobei bei einer Drehbewegung der Nabe und des ringförmigen Bauteils in einer Rückwärtsrichtung der zweite Schenkel reibungsmäßig angetrieben wird und den Anschlag in die von den Vorsprüngen durchlaufene Bahn bringt, so daß diese Drehbewegung unterbunden wird, und bei einer Drehbewegung der Nabe und des ringförmigen Bauteils in einer Vorwärtsrichtung der jetzt in einem entgegengesetzten Sinn angetriebene zweite Schenkel den Anschlag aus der von den Vorsprüngen durchlaufenen Bahn entfernt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung ausgebildeten elektrischen Synchronmotor wird anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht durch einen zusammengebauten Motor,

F i g. 2 eine Außenansicht des Motors in Richtung des in der F i g. 1 dargestellten Pfeils II,

F i g. 3 eine Seitenansicht einer Statorplatte des in der F i g. 1 dargestellten Motors,

Fig.4 eine Seitenansicht eines Statorkappengehäuses des in der F i g. 1 dargestellten Motors,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch einen Rotor des in der Fig. 1 dargestellten Motors,

Fig.6 eine Seitenansicht eines Lagers des in der F i g. 1 dargestellten Motors,

Fig.7 eine vergrößerte Stirnansicht eines Kupplungsbauteils des in der F i g. 1 dargestellten Motors,

F i g. 8 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des eingebauten Kupplungsbauteils nach der F i g. 7 und

F i g. 9 eine Stirnansicht einer Druckfeder des in der F i g. 1 dargestellten Motors.

Der in den Zeichnungen dargestellte Motor ist in einem Gehäuse mit einem becherförmigen Stator 11 (F i g. 1; 4) angeordnet, dessen öffnung durch eine flache Statorplatte 12 (F i g. 1,2 und 3) verschlossen ist An den beiden Stirnseiten des Gehäuses befindet sich jeweils ein Lager 14 bzw. 15 (F i g. 1 und 6). Die beiden Lager stützen eine Rotorwelle 16 ab. Wie es vergrößert auch aus der F i g. 5 hervorgeht, trägt die Rotorwelle 16 in einem Stützkörper 18, der beispielsweise aus Acetalharz besteht einen ringförmigen Magneten 17. Der Magnet ist aus harzverleimtem Bariumferrit hergestellt und ist permanent magnetisiert, um längs seines Umfangs abwechselnd zwölf Nord- und Südpole zu bilden. Eine elektrische Wicklung 20, die auf einen Nylonspulenkörper 21 gewickelt ist, umgibt den Rotor und ist in den becherförmigen Stator 11 eingesetzt Elektrische Anschiußdrähte 24 dienen zur Zufuhr von Wechselstrom zu der Wicklung.

Wie auch aus den F i g. 2, 3 und 4 ersichtlich, weisen der Stator 11 und die zugehörige Statorplatte 12 jeweils rechteckförmige Zähne 23 auf, die an drei Seiten aus dem vollen Werkstoff ausgeschnitten und mit der vierten daran befestigt sir;J. Die ausgeschnittenen Zähne sind um 90° umgebogen, so daß sie sich in axialer Richtung längs des Außenumfangs des Magneten 17 erstrecken. Sowohl der becherförmige Stator 11 als auch die Statorplatte 12 weisen jeweils sechs Zähne auf. Dabdi sind die Zähne des einen Statorteils gegenüber den Zähnen des anderen Statorteils versetzt. Jeder Zahn ist an seinem Ende gabelförmig ausgebildet. Die Statorteile 11 und 12 sind aus Weichstahl hergestellt, also aus einem magnetisierbaren Werkstoff, so daß die Zähne 23 als Feldpole für den Motor arbeiten können. Die von dem becherförmigen Statorteil 11 wegragenden Zähne überlappen geringfügig die von der Statorplatte 12 wegragenden Zähne und sind bei enger Nachbarschaft gegeneinander versetzt. Die auf diese Weise gebildete Gesamtanordnung stellt ein symmetrisches Muster dar. Bei erregter Wicklung werden die Pole magnetisiert, so daß sie die abwechselnden Nord- und Südpole des Magneten anziehen bzw. abstoßen, um auf den Rotor ein Drehmoment auszuüben und die Welle 16 mit einer synchronen Drehzahl von beispielsweise 500 U/min zu drehen. Andere Polzahlanordnungen ergeben andere Drehzahlen.

Das auftretende Drehmoment kann jedoch in irgendeiner der beiden Drehrichtungen wirken. Der dargestellte Motor weist eine unidirektionale Kupplungsanordnung (F i g. 7 und 8) auf, um sicherzustellen, daß der Motor nur in einer ausgewählten Drehrichtung betrieben werden kann. Wie aus der F i g. 5 hervorgeht, ist das eine Ende des Magnetstützkörpers 18, der sich zusammen mit der Welle 16 dreht, als becherförmiges Gehäuse 25 ausgebildet, auf dessen Innenoberfläche mehrere gleichmäßig voneinander beabstandete radiale Nasen oder Ansätze 26 vorgesehen sind. Ein Stahlstift 27 (Fig.3), der außerhalb der Mitte in der stationären Statorplatte 12 angebracht ist, erstreckt sich in das Gehäuse 25 und bildet einen Lagerungszapfen für ein Kupplungsbauteil 28 (F i g. 7 und 8), das ein aus Feder und Anschlag kombiniertes Teil darstellt. Das Kupplungsbauteil 28 besteht aus einem einzigen flexiblen dann auf dem Schenkel 32 zu rutschen, übt aber auf den Schenkel 32 eine so große Kraft aus, daß der Anschlag 31 außerhalb der Bahn der Ansätze 26 bleibt. Im Gegensatz zu einer normalen Sperrklinkenwirkung findet hier keine wiederholte Berührung zwischen dem Anschlag 31 und den Ansätzen 26 statt, so daß die Kupplung eine hohe Laufruhe aufweist Falls sich jedoch der Stützkörper 18 in der entgegengesetzten Richtung drehen will, wird der gekrümmte Schenkel 32 von der Nabe ebenfalls in der entgegengesetzten Richtung bewegt, so daß der Anschlag 31 in die Bahn der Vorsprünge oder Ansätze 26 kommt. Da das Lager 30 ortsfest ist, kann sich das Kupplungsbauteil nicht so weit krümmen oder verbiegen, daß eine Drehbewegung der Ansätze 26 in der entgegengesetzten Richtung zugelassen wird. Die beschriebene Kupplungsanordnung läßt damit lediglich eine Drehbewegung in Richtung des Pfeils A zu.

Falls eine Drehbewegung in der entgegengesetzten Richtung erwünscht ist, kann man das Kupplungsbauteil 28 von dem Zapfen 27 herunternehmen, umdrehen und wieder aufschieben. Das umgedrehte Kupplungsbauieil entfaltet dann seine Wirkung in der entgegengesetzten Richtung.

Der Motor ist derart aufgebaut, daß er sehr leicht auseinandergenommen und zusammengesetzt werden kann. Die Rotorlager 14 und 15, von denen das Lager 14 in der F i g. 6 im einzelnen dargestellt ist, bestehen aus einem federnden elastischen Werkstoff, beispielsweise Polyurethan. Das Lager weist einen Stirnbund 35, einen Schaft 36 und einen Stirnwulst 37 auf. Die mittige Bohrung enthält einen überbemessenen Abschnitt, der sich durch den Schaft und den Wuist erstreckt, und einen genau bemessenen Abschnitt 39, der sich im Stirnbund befindet. Die für das Lager im Stator vorgesehene öffnung 40 (Fig.4) bildet mit dem Schaft 36 einen Festsitz. Beim Zusammenbau kann man infolge des flexiblen Lagers den Wulst 37 durch die öffnung 40 drücken. Dabei schlüpft das Lager in seine richtige Stellung, in der die öffnung 40 den Schaft 36 umgibt. Dsr Wulst 37 und der Bund 35 halten das Lager in seiner Stellung. Falls die öffnung 40 geringfügig unterbemessen sein sollte, wird durch die dadurch hervorgerufene Verformung des Lagers der genau bemessene Boh-

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und weist an seinem einen Ende ein Lager 30 auf, in das der Lagerzapfen 27 paßt. Das Kupplungsbauteil weist zwei Schenkel auf, die zueinander einen spitzen Winkel bilden, wobei der spitzwinklige Abschnitt als Anschlag 31 dient. Wie aus der Fig.8 hervorgeht, befindet sich der Anschlag 31 in einer solchen Lage, daß er zwischen zwei benachbarte Ansätze 26 ragt, während der freie, gebogene Schenkel 32 infolge der Federkraft des

luiigsuauieii » ucaicm aus einem tuii.i_e>_i. hvaiuivu tw.„. _B _{o w}

Stück, beispielsweise aus Federstahl oder Acetalharz, 45 rungsabschnitt 39 nicht beeinträchtigt, da sich der

'■ ' Abschnitt 39 nicht im Schaft 36, sondern im Stirnbund 35

befindet.

Beim Einbau der Motorteile in den becherförmigen Stator 11 wird zunächst eine stirnseitige Druckfeder 41 (F i g. 1/9) eingesetzt. Die Feder 41 stellt eine gewöhnliche Blattfeder mit einer öffnung 42 dar, die zur Ausrichtung mit der Lageröffnung dient. Als nächstes

geDogene acnennei α* nuuige uci rcucmiau u« werden die Wicklung und die Rotoranordnung in ihre Kupplungsbauteils gegen die eine Seite einer die Welle Lage gebracht. Anschließend wird die Kupplungsanord-16 umgebenden drehbaren Nabe drückt. Wenn sich der 55 nung eingesetzt und das Statorgehäuse mit der flachen Magnetstützkörper 18 dreht, führt der Kupplungsschen- Statorplatte 12 verschlossen. Wie aus den F i g. 1 und 3 kel 28 keine Drehbewegung aus, da er an dem hervorgeht, weist die flache Statorplatte drei gewölbte feststehenden Zapfen 27 angebracht ist. Wenn sich der Befestigungsfüße 43 auf, die über die Plattenoberfläche

— ■ ■ nach außen hinausragen, während sich der Hauptabschnitt der Platte in den becherförmigen Stator einsetzt In die Befestigungsfüße können Schrauben eingeschoben werden, die, ohne das Motorgehäuse zu verformen, angezogen werden können. Die Welle ragt aus dem Motorgehäuse heraus, so daß an ihr ein ' * "

Stützkörper 18 in der Pfeilrichtung A (Fig.8) dreht, kommen die Ansätze 26 aufeinanderfolgend mit eier abgeschrägten Seite des Ansatzes 31 in Berührung. Die Nabe dreht sich in derselben Richtung und versucht infolge der Reibung mit dem Schenkel 32 diesen in tangentialer Richtung zu verschieben. Diese Wirkungen vereinen sich und bewirken, daß der Anschlag 31 aus der Bahn der Ansätze 26 entfernt wird. Die Nabe beginnt Drehmoment abgenommen werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Motor mit einer unidirektionalen Kupplung, enthaltend ein drehbares ringförmiges ' Bauteil mit einer Reihe von radialen Vorsprüngen auf dem inneren Umfang und ein Kuppiungsbauteii mit einem bezüglich der Vorsprünge ein- und. ausrückbaren Anschlag, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsbauteil (28) eine ■ ■· Feder mit zwei sich unter einem Winkel schneidenden Schenkeln aufweist und daß die beiden Schenkel derart federnd auseinandergedrückt sind, daß das eine Ende (30) des ersten Schenkels in bezug auf eine drehbare Nabe (16) außermittig an einem ortsfesten Zapfen (27) angelenkt ist und der zweite Schenkel (32) federnd gegen die andere Seite der Nabe drückt, wobei bei einer Drehbewegung der Nabe und des ringförmigen Bauteils (25) in einer Rückwärtsrichtung der zweite Schenkel (32) reibungsmäBig angetrieben wird und den Anschlag (31) in die von den Vorsprüngen (26) durchlaufene Bahn bringt, so daß diese Drehbewegung unterbunden wird, und bei einer Drehbewegung der Nabe und des ringförmigen Bauteils in einer Vorwärtsrichtung (A) der jetzt in einem entgegengesetzten Sinn angetriebene zweite Schenkel (32) den Anschlag aus der von den Vorsprüngen durchlaufenen Bahn entfernt.

2. Elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (31) den Winkel zwischen den beiden Schenkeln umfaßt.

3. Elektrischer Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schenkel (32) um die Nabe gekrümmt ist.

4. Elektrischer Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsbauteil (28) zur Auswahl der Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung entweder mit der einen oder mit der anderen Seite nach unten zeigend auf den Zapfen (27) aufschiebbar ist.

5. Elektrischer Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe einen Teil einer Antriebswelle (16) bildet, auf der ein Stützkörper (18) mit einem daran befestigten Magneten (17) fest angebracht ist, und daß das an die Nabe angrenzende Ende des Stützkörpers (18) als Kupplungsgehäuse ausgebildet ist, das das drehbare ringförmige Bauteil (25) enthält.