DE3400065A1

DE3400065A1 - Ruecklaufsperre fuer einen selbstanlaufenden synchronmotor

Info

Publication number: DE3400065A1
Application number: DE19843400065
Authority: DE
Inventors: Romuald Leander Bukoschek; Peter Klagenfurt Steiner
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1984-01-03
Publication date: 1984-08-02
Also published as: GB2134328B; HK6287A; FR2540306A1; AT375792B; DE3400065C2; ES277089Y; GB8401705D0; KR840007655A; US4506178A; ATA27083A; ES277089U; FR2540306B1; GB2134328A

Description

PHO 83 302 "+"-X* 13.7.1983

Rücklaufsperre für einen selbstanlaufenden Synchronmotor

Die Erfindung betrifft eine Rücklaufsperre für einen selbstanlaufenden Synchronmotor, mit einer koaxial zu einer an.triebsmässig mit dem Motor in Verbindung stehenden Welle angeordneten, gegenüber der Welle verdrehbaren, in axialer Richtung auf der Welle positionierten tragen Masse, die mittels einer koaxial zur Welle verlaufenden Schraubenfeder an die Welle angekoppelt ist, wobei ein Ende der Schraubenfeder fest mit der tragen Masse verbunden ist. Bei einer derartigen aus der DE-PS 2k 07 079 bekannten Rücklaufsperre ist unter anderem zusätzlich zu dem mit der tragen Masse verbundenen Ende der Schraubenfeder deren anderes Ende über ein Klemmstück fest mit der Welle verbunden. Die Wirkungsweise dieser bekannten Rücklauf— . sperre beruht darauf, dass beim Anlaufen des Motors in der unerwünschten Drehrichtung die Schraubenfeder sofort mit der tragen Masse in starre Wirkverbindung tritt, wodurch zufolge der festen Verbindung der Schraubenfeder mit der

Welle die träge Masse unmittelbar an die Welle angekoppelt wird, was zur Folge hat, dass eine starke Drehhemmung ent— steht, die das Anlaufen des Motors in dieser Drehrichtung verhindert. Hingegen wird beim Anlaufen des Motors in der anderen, gewünschten Drehrichtung die Schraubenfeder erst aufgewickelt, um sonach verzögert mit der tragen Masse in Wirkverbindung zu treten und diese mitzunehmen, was bedeutet, dass der Motor in dieser Drehrichtung anlaufen kann, da ihn nicht unmittelbar eine starke Drehhemmung daran hindert. Durch die feste Verbindung beider Enden der Schraubenfeder einerseits mit der tragen Masse und andererseits mit der Welle ist in keiner der beiden Drehrichtungen ein Durchrutschen der Schraubenfeder möglich, sondern steht diese stets in fester Verbindung nicht nur mit der tragen Masse, sondern auch mit der Welle.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Rück-

laufsperre der eingangs angeführten Gattung hinsichtlich ihres Aufbaues zu vereinfachen und ihre Funktionsweise weiter auszugestalten, so dass sie insbesondere auch als Rutschkupplung wirksam sein kann. Erfindungsgemäss ist hierzu vorgesehen, dass die Schraubenfeder zusammen mit der trägen Masse lose auf der Welle sitzt, wobei die Schraubenfeder ausschliesslich über Reibungsschluss mit der Welle in Verbindung stellt. Auf diese Weise is_t erreicht, dass beim Anlaufen des Mootors in der unerwünschten Drehrichtung die

^ Schraubenfeder sofort um die Welle zusammengezogen wird und dadurch die träge Masse unmittelbar an die Welle angekoppelt wird, wodurch eine starke Drehhemmung entsteht, die ein Anlaufen des Motors in dieser Drehrichtung verhindert, wogegen beim Anlaufen des Motors in der anderen, gewünschten

'° Drehrichtung die Schraubenfeder sich vorerst etwa öffnet und auf der Welle durchrutschend die träge Masse nur verzögert mitnimmt, was ein Anlaufen des Motors in dieser Drehrichtung ermöglicht, da unmittelbar keine starke Drehhemmung vorliegt. Ein solches Durchrutschen der Schraubenfeder auf der Welle erfolgt solange, bis die träge Masse synchron mit der Drehzahl der Welle umläuft, wobei dann die Schraubenfeder sich wieder bis in ihre Ausgangslage zusammengezogen hat und ohne Durchrutschen von der Welle mitgenommen wird. Dadurch, dass die Schraubenfeder aber nicht fest mit der

Welle verbunden ist, bleibt die Möglichkeit eines Durchrutschens, von der Welle her gesehen, in der gewünschten Drehrichtung bestehen, in welchem Falle sich.die Schraubenfeder wieder etwas öffnen würde. Damit erfüllt die Schraubenfeder zusätzlich die Funktion einer Rutschkupplung, was beispielsweise dann vorteilhaft ist, wenn die träge Masse durch unerwünschte Einflüsse im Umlaufen behindert wird, wobei dann kein Schaden entstehen kann. Wie ersichtlich, ist ausserdem der konstruktive Aufbau einer solchen Rücklaufsperre besonders einfach, da die Schraubenfeder zusammen

mit der tragen Masse nur einfach lose auf die Welle aufzusetzen ist.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass aus der

AT-PS 221 168 bereits eine Rücklaufsperre bekannt is't,

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bei der eine Schraubenfeder unter Reibungsschluss auf einer Welle sitzt, wobei ein Ende der Schraubenfeder ortsfest gehalten ist. Die Funktionsweise dieser Rücklaufsperre beruht darauf, dass beim Anlaufen des Motors in der unerwünschten Drehrichtung sich die an einem Ende ortsfest gehaltene Schraubenfeder sofort um die Welle zusammenzieht, wodurch der Reibungsschluss derart vergrössert wird, dass der Motor in dieser Drehrichtung nicht anlaufen kann. In der anderen, gewünschten Drehrichtung öffnet sich die Schrau-

M benfeder etwas, so dass die Welle durchrutschen kann, wodurch das Anlaufen des Motors in dieser Drehrichtung ermöglicht wird. Eine solche Rücklaufsperre hat jedoch den Nachteil, dass die Schraubenfeder in der gewünschten Drehrichtung des Motors diesen durch das ständige Durchrutschen der Welle dauernd zusätzlich belastet, was bei der vorstehend angeführten erfxndungsgemassen Rücklaufsperre nicht der Fall ist. Auch ist die Funktion einer Rutschkupplung im Zusammenwirken mit einer tragen Masse hier nicht gegeben, da die Schraubenfeder an einem Ende ortsfest gehalten ist.

20- Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, auf das sie aber nicht beschränkt sein soll, näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Synchronmotor, auf dessen Welle eine durch eine träge Masse und eine Schraubenfeder gebildete Rücklaufsperre, lose aufgesetzt ist.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie 1Ί-1Ί in Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 ein selbstanlaufender Synchronmotor bezeichnet, der einen U-förmigen Stator 2 und einen zylindrischen dauermagnetischen Läufer 3 aufweist. Die beiden Schenkel des U-förmigen Stators 2, von welchen ein Schenkel 'l· in Fig. 1 sichtbar ist, tragen je eine Erregerwicklung 5 und umfassen im Bereich ihrer freien Enden den Läufer 3 unter Bildung je eines Luftspaltes bogenförmig über einen vorgegebenen Winkelbereich, wodurch zwei mit dem Läufer zusammenwirkende Polschuhe gebildet sind. Der Laufer sitzt auf einer eine hier nicht.näher dargestellte äussere

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Last antreibenden Welle 6, die in zwei mit dem Stator 2 verbundenen Lagerschilden 7 und 8 gelagert ist. Der als Dauermagnet ausgebildete Läufer 3 ist diametral magnetisiert, so dass er an seiner Umfangsflache einander gegenüberliegend je einen mit den beiden Polschuhen des Stators 2 zusammenwirkenden N- und S-PoI aufweist. Bei dem vorliegenden Synchronmotor handelt es sich somit um einen sogenannten zweipoligen selbstanlaufenden Einphasensynchronmotor mit dauermagnetischem diametral magnetisiertem Läufer.

Solche Motoren werden vielfach in kleinen Haushaltgeräten wie beispielsweise Zitruspressen, Dosenöffnern, Messerschleifern und dgl. verwendet. Durch entsprechende Formgebung der Luftspalte zwischen den Polschuhen des Stators 2 und dem Läufer 3 wird dabei, bei nicht erregtem Stator 2, eine vorgegebene Ruhelage für den Läufer 3 festgelegt, aus der heraus der Läufer in einer von den beiden Drehrichtungen anlaufen kann, wenn die dabei auf ihn einwirkende Last nicht zu gross ist. Die Drehrichtung, in welcher der Läufer tatsächlich anläuft, ist nicht festgelegt, sondern richtet sich nach den jeweils vorliegenden magnetischen Feldverhältnissen. Der Umstand, dass ein solcher Motor in beiden Drehrichtungen beliebig anlaufen kann, ist für verschiedene Anwendungszwecke, für die eine ganz bestimmte Drehrichtung angestrebt wird, unerwünscht, weshalb man solche Motore mit einer Rücklaufsperre versieht, die dann das Anlaufen des Motors nur in einer bestimmten Drehrichtung ermöglicht.

Für solche Rücklaufsperren sind bereits eine Reihe von Ausführungsformen bekannt geworden. Im vorliegenden Zusammenhang handelt es sich um eine unterschiedliche Belastungsverhältnisse beim Anlaufen des Motors ausnützende Rücklaufsperre mit einer koaxial zu einer antriebsmässig mit dein Motor in Verbindung stehenden Welle 6 angeordneten, gegenüber der Welle verdrehbaren, in axialer Richtung auf der Welle positionierten trägen Masse 9» die mittels einer koeixial zur Welle verlaufenden Schraubenfeder 10 an die Welle angekoppelt ist, wobei ein Ende 11 der Schraubenfeder 10 fest mit der trägen Masse verbunden ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist" die Welle 6, mit der

die Rücklaufsperre zusammenwirkt, unmittelbar die Motorwelle, auf welcher der Läufer 3 des Motors 1 sitzt. An sich könnte eine solche Rücklaufsperre aber auch mit einer Welle zusammenwirken, die über ein Getriebe antriebsmässig mit der eigentlichen Motorwelle in Verbindung steht, wenn dieses Getriebe unterschiedliche Belastungsverhältnisse in geeigneter Weise auf die Motorwelle überträgt. Die im vorliegenden Fall durch eine Scheibe gebildete träge Masse 9 ist gegenüber der Welle 6 verdrehbar, jedoch in axialer Richtung auf ihr positioniert, wozu sie seitlich einerseits von einer Absetzung 12 an der Motorwelle 6 und andererseits von einem auf die Motorwelle 6 aufgeschobenen Klemmring 13 umfasst wird. Selbstverständlich könnte eine solche axiale Positionierung der tragen Masse auch mit anderen für solche Zwecke bekannten Massnahmen erreicht werden. Das Ende 11 der Schraubenfeder 10 ist im vorliegenden Fall dadurch fest mit der tragen Masse 9 verbunden, dass es in eine entsprechende Ausnehmung 1^ an der trägen Masse 9 eingesetzt bzw. eingeklemmt ist. Auch für eine solche feste Verbindung zwischen dem Ende 11 der Schraubenfeder 10 und der tragen Masse 9 bestehen natürlich alternative Massnahmen, wie beispielsweise eine Schraubverbindung.

Dei einer solchen Rücklaufsperre ist nun vorgesehen, dass die Schraubenfeder 10 mit der trägen Masse 9 lose auf der Welle .6 sitzt, wobei die Schraubenfeder 10 ausschliesslich über Reibungsverschluss mit der Welle 6 in Verbindung steht. Dies bedeutet also, dass die Schraubenfeder 10 nur mit ihrem Ende 11 mit der tragen Masse 9 fest verbunden ist, wogegen ihr anderes Ende I5 in keiner festen Verbindung mit der Welle 6 steht, sondern diese nur umfasst. Die Schraubenfeder 10 steht daher ausschliesslich über Reibungsschluss mit der Welle 6 in Verbindung. Der erforderliche Grad des Reibungsschlusses zwischen der Schraubenfeder 10 und der Welle 6 richtet sich dabei einerseits nach der Leistung des Motors 1 und andererseits nach der Grosse der anzukoppelnden tragen. Masse 9> damit diese in der gewünschten Drehrichtung nur verzögert mitgenommen wird, wobei die Grosse der tragen Masse 9 selbst in bekannter Weise so zu wählen ist,

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dass sie box ihrer unmittelbaren Ankopplung das Anlaufen in der unerwünschten Drehrichtung durch entsprechend grosse Drehhemmung verhindert. Welche der beiden Drehrichtungen dabei die unerwünschte Drehrichtung und welche die gewünschte Drehrichtung ist, richtet sich danach, in welcher Richtung die Windungen der Schraubenfeder 10 die Welle 6 umfassen, wobei diejenige Drehrichtung der Welle, welche ein Zusammenziehen der Windungen der Schraubenfeder bewirkt, der Sperrrichtung entspricht.

Die Funktionsweise der im vorstehenden beschriebenen Rücklaufsperre ist wie folgt: Beabsichtigt der Läufer 3 des Motors 1 in der Drehrichtung anzulaufen, wie sie in Fig. 2 durch den mit strichlierten Linien angegebenen Pfeil 16 angedeutet ist, so übt die Welle 6 über den Reibungsschluss mit der Schraubenfeder 10 auf diese eine Kraft aus, welche die Windungen der Schraubenfeder um die Welle zusammenzieht. Dies hat zur Folge, dass die träge Masse 9 unmittelbar an die Welle 6 angekoppelt wird, was bei entsprechender Grosse derselben bewirkt, dass der Läufer 3 in dieser Drehrichtung nicht anlaufen kann, da die Drehhemmung zu gross ist.

Beginnt der Läufer 3 jedoch in der Drehrichtung anzulaufen, wie sie in Fig. 2 durch den mit vollen Linien angegebenen Pfeil 1? angedeutet ist, so übt die Welle 6 über den Reibungsschluss mit der Schraubenfeder 10 auf diese eine Kraft aus, welche die Windungen der Schraubenfeder um die Welle etwas öffnen, so dass bis zu einem gewissen Grad ein Durchrutschen zwischen der Welle 6 und der Schraubenfeder eintritt, was zur Folge hat, dass die träge Masse 9 von der Schraubenfeder 10 nur verzögert migenommen wird. Dies bedeutet aber, dass die von der tragen Masse 9 auf den Läufer 3 ausgeübte Drehhemmung nunmehr so gering ist, dass er in dieser Drehrichtung anlaufen kann. Sobald das Anlaufen in dieser Drehrichtung erfolgt ist, wird die träge Masse 9 immer mehr beschleunigt, dies solange, bis sie synchron mit dem Läufer 3 bzw. der Welle 6 umläuft. Bei diesem Vorgang nimmt"das Durchrutschen zwischen der Welle 6 und der Schraubenfeder U) immer mehr ab, wobei sich die Windungen der Schrauben!"oder 10 wieder fester um die Welle O schliessen,

solange bis der ursprüngliche Reibungsschluss erreicht ist, wobei daxin kein Durchrutschen mehr zwischen der Welle 6 und der Schraubenfeder 10 stattfindet und demzufolge auch keine zusätzliche Belastung auf den Motor.ausgeübt wird.

Eine solche Rücklaufsperre ist in ihrem konstruktiven Aufbau sehr einfach, da die träge Masse zusammen mit der Schraubenfeder nur einfach auf die ¥elle aufzusetzen ist. Durch diesen einfachen Aufbau ergibt sich, auch eine sehr gute Betriebs-.. bzw. Funktionssicherheit.

Weiters hat eine solche Rücklaufsperre die Eigenschaft, dass zwischen der Welle 6 und der Schraubfeder 10, einerseits in der gewünschten Drehrichtung vom Läufer 3 bzw. der Welle 6 her und andererseits in der umgekehrten Drehrichtung von der trägen Masse 9 her, die Wirkung einer Rutschkupplung eintreten kann, was darauf zurückzuführen ist, dass die Schraubenfeder nur lose auf der Welle sitzt und ausschliesslich über Reibungsschluss mit derselben in Verbindung steht und daher ein Durchrutschen zwischen der Welle 6 und der Schraubenfeder 10 möglich ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass wenn beispielsweise die träge Masse 9 hei laufendem Motor durch unerwünschte Einflüsse im Umlaufen behindert wird, kein Schaden eintreten kann, da in einem solchen Falle die Rutschkupplungswirkung zwischen der Schraubenfeder 10 und der Welle 6 sofort eintritt.

Dies deshelb, weil dabei vom Enie 11 der Schraubenfeder her auf die Schraubenfeder eine Kraft ausgeübt wird, die bestrebt ist, die Windungen der Schraubenfeder zu öffnen, so dass ein Durchrutschen gegenüber der Welle 6 eintreten kann. Eine solche Rutschkupplungswirkung ist besonders dann vorteilhaft, wenn die träge Masse selbst die vom Motor, anzutreibende äussere Last bildet, da .es in einem solchen Falle vorkommen kann, dass die äussere Last in Uberlastungsfällen blockiert wird. Wird beispielsweise die träge Masse unmittelbar als Lüfterrad eines Ventilators ausgebildet, so ist auf diese Weise jede Verletzungs- bzw..Beschädigungsgefalir ausgeschlossen, wenn eine Person beispielsweise mit der Hand oder einenj festen Gegenstand in den Bereich des umlaufenden Lüfterriades kommt, da durch die Rutschkupplungs-

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wirkung das Lüfterrad dann unmittelbar zum Stillstand kommt. Wie aus Vorstehendem ersichtlich ist, sind eine

Reihe von Abwandlungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels möglich, ohne dass dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird. In diesem Zusammenhang sei insbesondere erwähnt, dass eine derartige Rücklaufsperre natürlich auch bei selbstanlaufenden Synchronmotoren anderer als vorstehend beschriebener Bauart, wie Synchronmotoren mit mehrpoligen Staturen und Läufern oder mit anderen konstruktiven Ausbildüngen der Statoren und Läufer entsprechend dem bekannten Stand der Technik, vorteilhaft anwendbar ist.

Leersei te -

Claims

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Patentanspruch

Rücklaufsperre für einen selbstanlaufenden Synchronmotor, mit einer koaxial zu einer antriebsmässig mit dem Motor in Verbindung stehenden Welle angeordneten, gegenüber der Welle verdrehbaren, in axialer Richtung auf der Welle positionierten tragen Masse, die mittels einer koaxial zur Welle verlaufenden Schraubenfeder an die Welle angekoppelt ist, wobei ein Ende der Schraubenfeder fest mit der tragen Masse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ScJiraubenfeder zusammen mit der tragen Masse lose auf der Welle sitzt, wobei die Schraubenfeder ausschliesslich über Reiburigsscliluss mit der Welle in Verbindung steht.