DE2658625A1

DE2658625A1 - Vorrichtung zur festlegung einer vorgegebenen rotationsrichtung eines rotierenden elementes

Info

Publication number: DE2658625A1
Application number: DE19762658625
Authority: DE
Inventors: James Sylvester Blanchard
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1975-12-24
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1977-07-07
Also published as: AU2011476A; IT1072236B; FR2336823A1; GB1545100A; JPS5292311A; BR7608518A; FR2336823B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wf.ickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Veickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

DXIIIPR

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

P. R. Mallory & Co. Inc.

3029 East Washington Street, Indianapolis/USA

Vorrichtung zur Festlegung einer vorgegebenen Rotationsrichtung eines rotierenden Elementes

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Festlegung einer vorgegebenen Rotationsrichtung eines rotierenden Elementes, insbesondere des Rotors eines Synchronmotors.

Synchronmotoren mit einem Permanentmagnet-Rotor werden in an sich bekannter Weise in einer Vielzahl von Anwendungsfällen benutzt. Dabei handelt es sich beispielsweise um die Benutzung von Synchronmotoren als Antrieb für Zeitanordnungen, wie beispielsweise elektrische Uhren sowie als Antrieb für sequentielle Zeittaktanordnungen, wie sie beispielsweise in Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder Trockengeräten vorkommen.

Bei Synchronmotoren mit Permanentmagnet-Rotor besteht ein Problem darin, daß der Rotor bei Stromeinspeisung sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn laufen kann. Die Motorantriebswelle kann daher gegen die gewünschte Drehrichtung angetrieben werden. Die Möglichkeit eines derartigen falschen Rotorlaufs ist von Hause aus durch die

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Struktur des Motors gegeben.' Die Wechselwirkung zwischen dem Magneten, der zur Erregung des Magneten verwendeten Wicklung sowie der Statorpole führt von Hause aus zu der Möglichkeit, daß der Rotor sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn rotieren kann. Es sind zahlreiche Vorrichtungen und Verfahren zur Umkehr der Laufrichtung des Rotors bekanntgeworden, um diesen nach dem Start in der falschen Laufrichtung in die richtige Laufrichtung zu zwingen.

Eine typische Vorrichtung für diesen Zweck ist aus der US-PS 3 719 842 bekanntgeworden. Diese US-PS beschreibt eine Nocke, welche einen Teil des Rotors bildet oder auf dem Rotor montiert ist und die mit einem schwenkbar montierten Sperrelement zusammenwirkt, um den Rotor bei Anlauf in der falschen Drehrichtung zu stoppen.

Ein Nachteil einer derartigen Vorrichtung besteht darin, daß sie relativ laut ist, weil beim Schwenken des Sperrelementes um die Nocke ein "Klicken" auftritt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine leise laufende Vorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

eine mit dem rotierenden Element rotierende Nocke mit einer sinusförmigen Nockenfläche und mit einem stufenförmigen Anschlag an einem Ende der sinusförmigen Nockenfläche
sowie ein schwenkbar montiertes Sperrelement mit sich

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diametral gegenüberliegenden, mit der sinusförmigen Nockenfläche in Eingriff stehende Kontaktstellen und mit einem mit dem stufenförmigen Anschlag der Nocke in Eingriff tretenden Anschlag an wenigstens einer Kontaktstelle.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufrißdarstellung eines Synchronmotors im Schnitt; und

Fig. 2 eine Ansicht in der Ebene 2-2 in Fig. 1.

Gemäß den Figuren ist der Motor mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem oberen Gehäuseteil 10 und einem unteren Gehäuseteil 11 angeordnet, welche zur Bildung eines Gehäuses zusammengehalten werden. Als Material für die Gehäuseteile 10 und 11 kommt kalt gewalzter Stahl in Betracht, welcher vorzugsweise vorgeglüht ist. Durch Abbiegen radialer Streifen aus den ebenen Abschnitten der entsprechenden Gehäuseteile parallel zur Mittelachse werden Pole 10¹ und 11 ^x gebildet. Diese Pole stellen die Statorfeldpole dar und greifen zur Bildung eines Stators für den Motor ineinander.

Im kreisförmigen Innenraum zwischen den Gehäuseteilen 10 und 11 sowie den ineinandergreifenden Statorpolen 10^r und 11* ist eine ringförmige Wicklung 14 mit einer vorgegebenen Anzahl von isolierten Drahtwindungen vorgesehen. Diese Wicklung ist auf einen Wickelkern 13 gewickelt,

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Der Rotor des Synchronmotors besitzt einen Permanentmagneten in Form eines Ringes 17 auf einer Nabe 18, welche einen Flansch 20 und von diesem wegweisende Rippen 22 und 22· umfaßt. Als Material für den Permanentmagneten kommt beispielsweise ein keramischer Bariumferrit in Betracht, dessen Umfang in getrennte Polsegmente 19 mit abwechselnder Nord- und Südpolarität· magnetisiert ist. Die Nabe 18 sitzt auf einer Achse 22, welche im oberen Gehäuseteil 10 starr gehalten ist. Die Nabe 18 kann in einer Hülse 25 frei um die Welle rotieren. Ein Ausgangsgetriebe 26 bildet einen Teil der Nabe 18. Die Nabe einschließlich des Flansches 20 sowie der Rippen 22 und 22* sind aus einem Kunststoff, wie beispielsweise Acetal, hergestellt. Bei der Herstellung wird der Magnet 17 durch das Schrumpfen des Kunststoffes festgeklemmt , so daß er speziell aufgrund der Wirkung der Rippen 22 und 22* in bezug auf den Rotor nicht rotieren kann.

Weiterhin enthält der Motor eine Vorrichtung 30 zur Fest« legung einer vorgegebenen Rotationsrichtung. Diese Vorrichtung 30 besitzt eine von der Nabe 18 getragene Nocke 32 sowie ein ringförmiges Sperrelement 34 mit zwei Armen 34· und 34", das schwenkbar auf einem Zapfen 36 montiert ist. Dieser Zapfen ist seinerseits am Gehäuseteil 10 befestigt. Durch Zusammenwirken des Sperrelementes 34 und der Nocke 32 wird der Motor gestoppt, wenn er in der falschen Drehrichtung läuft, was im folgenden noch genauer beschrieben wird.

Über elektrische Leitungen 38 kann die Wicklung 34 mit einer Wechselspannungsquelle verbunden werden.

Am Motor ist weiterhin eine Einrichtung vorgesehen, an der ein Gehäuse einer Drehzahlreduzierungsvorrichtung befestigt werden kann. Diese Einrichtung wird durch vom unteren Gehäuseteil 11 abgebogene Arme 42 gebildet, wel-

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ehe in Öffnungen eines Gehäuses (nicht dargestellt) eingreifen, das die Drehzahlreduzierungsvorrichtung trägt.

Wird ein Wechselstrom in die Wicklung 14 eingespeist, so beginnt der Rotor aufgrund des magnetischen Flusses zwischen den Rotorpolen und den Statorpolen zu rotieren, wobei er aufgrund einer asymmetrischen Anordnung der Statorpole anläuft. Dabei kann der Rotor jedoch in der falschen Drehrichtung anlaufen. Ist dies der Fall, so stoppt die Vorrichtung 30 den Motor und startet den Rotor in der richtigen Drehrichtung. Wie Fig. 2 zeigt, ist die Vorrichtung 30 so ausgebildet, daß sie einen kontinuierlichen Lauf im Gegenuhrzeigersinn ermöglicht. Läuft der Motor in dieser Drehrichtung, so drückt die Nocke 32 das Sperrelement 34 von einem stufenförmigen Anschlag 32 * der Nocke 32 weg und ermöglicht einen Lauf des Rotors. Läuft der Motor im Uhrzeigersinn an, so tritt der stufenförmige Anschlag 32 mit einem vom Arm 34" des Sperrelementes wegweisenden Zahn bzw. Anschlag 35 in Eingriff und stoppt den Rotor. Darüber hinaus wird dabei auch das Anlaufen in der richtigen Drehrichtung unterstützt. Sodann dreht sich der Rotor in der richtigen Richtung weiter.

Die insoweit beschriebene Vorrichtung ist typisch für die Wirkungsweise von Synchronmotoren und insbesondere für den in der oben genannten US-PS 3 719 842 beschriebenen Motor. Damit ist zwar ein betriebssicherer Lauf des Motors gewährleistet; wie oben bereits erwähnt, ist ein solcher Motor jedoch relativ laut, da die rotierende Nocke das Sperrelement einwärts und auswärts drückt. Speziell führt das Zusammenwirken des Sperrelementes und der Nocke zu einem "Klicken", das deutlich hörbar ist.

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Gemäß vorliegender Erfindung wird ein derartiges "Klicken" dadurch vermieden, daß das Sperrelement graduell beschleunigt wird, so daß es bei seiner Schwenkbewegung nicht ruckartig zwischen seinen möglichen Stellungen bewegt wird. Zu diesem Zweck besitzt die Nocke 32 insbesondere eine sinusförmige Fläche 44 zwischen Punkten A und B, welche mit Kontaktstellen auf dem Sperrelement so zusammenarbeitet, daß sich eine graduelle Beschleunigung des Sperrelementes ergibt. Speziell besitzt die sinusförmige Fläche eine Umfangsausdehnung von etwa 180°, wobei sie mit zwei Kontaktstellen 46 und 48 auf dem Sperrelement zusammenwirkt, welche ebenfalls einen Umfangsabstand von etwa 180° besitzen. Das Ende B der sinusförmigen Fläche befindet sich an der Spitze des stufenförmigen Anschlags 32^f der Nocke 32, während das Ende A gegen das Ende B um 180° versetzt ist und diesen damit diametral gegenüberliegt. Der Kontakt 46 auf dem Arm 34" des Sperrelementes ist an der Spitze des Zahns 35 vorgesehen, während die Kontaktstelle 48 einen Vorsprung 50 mit einer Auflauffläche 52 aufweist, wodurch ein glatter Übergang entsteht, wenn sich die Nocke 32 an dieser Kontaktstelle vorbeidreht. Es hat sich gezeigt, daß durch das Zusammenwirken einer sinusförmigen Nockenfläche mit entsprechend angeordneten Nockenkontaktstellen auf dem Sperrelement eine graduelle Beschleunigung des" Sperrelementes sowohl für zunehmende als auch für abnehmende Drehzahlen ergibt, wodurch eine ruckartige Bewegung des Sperrelementes und damit ein "Klicken" des Sperrelementes bei der Schwenkbewegung um die Nocke wenigstens reduziert wird.

In bestimmten Fällen hat sich ein zweiter Anschlag als vorteilhaft erwiesen. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß das Sperrelement den Anschlag 35 überläuft und sich in falscher Richtung weiterdreht, wenn der Motor in einer

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bestimmten Stellung steht. Um dies zu vermeiden, ist am Vorsprung 50 ein zweiter Anschlag 37 "vorgesehen. Auf diese Weise tritt das Sperrelement unabhängig von seiner Stellung entweder mit dem Anschlag 35 oder dem Anschlag 37 in Eingriff.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Festlegung einer vorgegebenen Rotations- ^—-^richtung eines rotierenden Elementes, insbesondere des Rotors eines Synchronmotors, gekennzeichnet durch eine mit dem rotierenden Element (17_f 18). rotierende Nocke (32) mit einer sinusförmigen Nockenfläche (44) und mit einem stufenförmigen Anschlag (32·) an einem Ende der sinusförmigen Nockenfläche (44) und durch ein schwenkbar montiertes Sperrelement (34) mit sich diametral gegenüberliegenden, mit der sinusförmigen Nockenfläche (44) in Eingriff stehenden Kontaktstellen (46, 48) und mit einem mit dem stufenförmigen Anschlag (32¹) der Nocke (32) in Eingriff tretenden Anschlag (beispielsweise 35) an wenigstens einer Kontaktstelle (46).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstelle (46) sowie der Anschlag (35) durch einen von einem Arm (34") des Sperrelementes (34) wegweisenden Zahn gebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktstelle (48) durch einen von einem Arm (34^f) des Sperrelementes (34) wegweisenden Vorsprung (50) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (50) einen zweiten Anschlag (37) bildet.

.5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sinusförmige Fläche (44) vom Anschlag (35) über einen Umfangsbogen von etwa 180° verläuft.

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ORIGINAL INSPECTED