DE573733C - Senkrecht gelagerter Elektromotor fuer hohe Geschwindigkeiten, dessen neigbar gelagerte Laeuferwelle waehrend des Betriebes infolge der durch die Pendelungen verursachtenVeraenderungen der Luftspaltlaenge elektromagnetisch stabilisiert wird - Google Patents

Description

Die vorliegende. Erfindung betrifft einen senkrecht gelagerten Elektromotor für hohe Geschwindigkeiten, wie solche insbesondere zum Einzelantrieb für Spinnspindeln, Spinntopfe für künstliche Seide u. dgl. Anwendung finden. Da bei solchen Motoren die Läuferwelle neigbar gelagert ist, können beim Betrieb infolge von Wuchtfehlern oder exzentrischer Belastung Pendelerscheinungen auftreten, die man bereits durch verschiedenartige mechanische und auch elektrische Mittel zu vermeiden versucht hat.

Bei bekannten Elektromotoren mit neigbar gelagerter senkrechter Läuferwelle ist sowohl der' Anker als auch der ihm gegenüberliegende Teil des Ständers kugelhaubenartig ausgebildet, wobei die Kugelhauben des Ständers und Läufers den gleichen Mittelpunkt besitzen, so daß sich also bei einer Nei-

ao gung der Läuferwelle aus ihrer Mittelachse keine unmittelbare Veränderung des senkrechten Abstandes zwischen Ständer und Läufer ergeben kann, obwohl eine gewisse Stabiliserung der Läuferwelle in ihrer Mittelachse durch die elektromagnetischen Kräfte zwischen Ständer und Läufer erzielt wird. Da sich bei diesen bekannten Elektromotoren der Läufer zum Teil aus dem Bereiche des Ständerkraftfeldes bewegen konnte, erfolgte an den Rändern zwischen Ständer und Läufer eine Verzerrung des Kraftlinienfeldes, die man im ganz allgemeinen Sinn als eine Luftspaltveränderung bezeichnen kann, da sich die Luftspaltlänge in seitlicher Richtung verschiebt.

Gemäß vorliegender Erfindung wird nun die bei den bekannten Maschinen als Begleiterscheinung eintretende elektromagnetische Dämpfung der Pendelbewegungen des Läufers gegenüber dem Ständer bewußt dazu be^- nutzt, die Pendelungen der neigbar gelagerten ' ■ Läuferwelle in noch stärkerem Maße zu dämpfen, als dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall sein kann, und zu diesem

*) Von dem Patetitsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

V. Panoif in Le Perreux, Seine, und T. Bethenod in Paris,

Zweck wird die Luftspaltlänge in senkrechter Richtung zu den einander gegenüberliegenden Flächen des Ständers und Läufers geändert; es erfolgt also schon bei geringen M eigungen der Läuferwelle eine sehr wirksame Änderung des KraftfLusses, da die Luftspaltlänge in senkrechtem Abstand zwischen Ständer und Läufer geändert wird.

Es sind nun allerdings bereits Maschinen ίο mit neigbar gelagerter Läuferwelle bekanntgeworden, bei welchen sich der Luftspalt auch in senkrechter Richtung zwischen Ständer und Läufer ändert, jedoch versuchte man bei diesen älteren Vorschlägen den dadurch entstehenden Kraftflußänderungen durch mechanische Mittel entgegenzuwirken, während gemäß vorliegender Erfindung die KraftfLußänderungen gerade bewußt zur Dämpfung der mechanischen Pendelungen der neigbar geao lagerten senkrechten Läuferwelle benutzt werden.

Die Änderung der Luftspaltlänge in senkrechter Richtung zu den einander gegenüberliegenden Flächen des Ständers und Läufers as erfolgt am wirksamsten, wenn der Luftspalt zwischen Ständer und Läufer ehen und senkrecht zur Rotationsachse verläuft, da in diesem Fall bei geringsten Pendelungen eine verhältnismäßig kräftige Dämpfung erreicht wird.

Die Anordnung eines senkrecht zur Läuferwelle verlaufenden ebenen Luftspaltes ist zwar an sich bekannt, jedoch nur bei Maschinen, bei denen die Läuferwelle nicht neigbar gelagert ist, so daß bei diesen bekannten Maschinen die erwähnte Maßnahme nicht zu dem erfindungsgemäß erreichten Zweck Anwendung findet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht, welche einen axialen Querschnitt durch einen Motor zeigt, der als asynchroner Induktionsmotor mit Kurzschlußanker ausgebildet ist und der

z. B. als Einzelantrieb für Spinnspindeln dienen kann.

Der Motor besitzt ein Gehäuse A, an dessen oberem Teil der Ständer C befestigt ist, der aus weichem Eisen oder dünnen, spiralförmig aufgeschichteten Eisenblechen besteht; die Wicklung D ist in radialen Nuten des Ständers eingebettet. Durch die Schraubenmutter E wird der Ständer mit dem Gehäuse A verbunden, und eine weitere Schraubenmutter F verbindet den Motor mit einem Festpunkt. In dem Gehäuse .4 ist mit leichtem Spiel eine Stahlhülse B gelagert, deren oberer Teil ein Lager (z. B. Kugel- oder Rollenlager) trägt und deren unterer Teil ein Stützlager besitzt. Die aus gehärtetem Stahl bestehende Spindel G kann sich frei in dieser Stahlhülse drehen; sie wird von dem Rollenlager geführt und sitzt mit ihrem unteren Ende in dem Stützlager auf. Diese Spindel kann daher auch eine gewisse Neigung annehmen, .deren Größe im Höchstfalle so viel beträgt, wie dem Spiel zwischen dem Gehäuse^ und der Hülse B entspricht. Die Spindel trägt unmittelbar oberhalb des Ständers C einen scheibenförmigen Läufer H, der ebenso wie der Ständer aus Weicheisen oder spiralförmig übereinandergeschichteten dünnen Eisenblechen besteht. Der Läufer besitzt einen Käfig / aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Metall; die Stangen des Käfigs sind in radial verlaufenden waagerechten Nuten der Scheibe gelagert und in der Mitte und am Außenrand mit den Kurzschlußringen K verbunden. Der Läufer ist auf die Spindel G aufgekeilt, und zwar in einer solchen Höhenlage, daß der Abstand zwischen der unteren Fläche des Läufers und der Oberseite des Ständers einem gegebenen Luftspalt entspricht. Das hülsenförmige Traglager B ist, wie bereits erwähnt wurde, mit einem Spiel, in dem Gehäuse gelagert und wird durch eine in Höhe der Mutter £ angeordnete Nase L verhindert, sich zu drehen. Die Hülse ist daher frei in dem Gehäuse und gestattet eine gewisse Winkelverstellung des Läufers relativ zum Ständer. Das Gehäuse^ ist mit go Schmieröl gefüllt, und der Ölzylinder, welcher beim Betrieb der Maschine in dem freien Ramm zwischen dem Gehäuse und der Hülse infolge der Rührbewegung der Hülse hochsteigt, bildet ein Gegendrucksystem, welches bestrebt ist, den Läufer in die Motorachse zurückzuführen.

Die Arbeitsweise des neuen Motors in Hinsicht auf die selbsttätige Gleichgewichtseinstellung ist nun wie folgt:

Wenn der rotierendeTeilnicht ausgewuchtet ist, d, h. wenn sein Schwerpunkt sich nicht in der geometrischen Achse des drehbaren Systems befindet, so muß, wenn die Nachteile der von den Wuchtfehlern herrührenden unausgeglichenen Zentrifugalkräfte vermieden werden sollen, die Möglichkeit vorhanden sein, daß die Rotationsachse durch den Schwerpunkt- gehen kann.

Um dies zu ermöglichen, ist das Spiel zwischen der Hülse!? und dem Gehäuse^ so gewählt, daß selbst bei den größten Unbalancen — gleichgültig, ob sie vom Läufer selbst oder von seiner Last (Spinnspulen, Spinntöpfe u. dgl.) herrühren — die Läuferwelle mit der HülseB im Gehäuse eitlen Kegel beschreiben kann, dessen Achse eben mit der Rotationsachse zusammenfällt und durch den Schwerpunkt des rotierenden Teiles geht, wobei die Hülse an der Drehbewegung des Lau- fers um seine Achse nicht teilnimmt.

Diese Verstellung der Hülse erfolgt in ein-

fächer Weise durch die Kreiselwirkung des Systems, die durch das Schmieröl unterstützt wird, so daß im normalen Betrieb keinerlei Resonanzerscheinungen auftreten können.
Beim Anlassen dagegen und besonders beim Durchlaufen von kritischen Geschwindigkeiten von niedriger Drehzahl kann die Kreiselwirkung noch zu schwach sein, um die Fliehkräfte zu überwinden. In diesem Fall kann

ίο die Verstellung des Läufers mit seiner Last größer als der Abstand zwischen dem Schwerpunkt und der geometrischen Achse werden. Durch das Zusammendrängen des Öls und unter der Kreiselwirkung wird dann der Läufer kräftig zurückgedrängt, so daß er wieder in seine Gleichgewichtslage, d. h. die Lage, in der die Rotationsachse durch den Schwerpunkt geht, zurückkommt. Da aber in diesem Punkte die Fliehkräfte verschwinden und die Kreiselwirkung am schwächsten ist, wird die aufgespeicherte Energie das Bestreben haben, den rotierenden Teil noch weiter in die entgegengesetzte Richtung zu verschieben bis zu dem Grenzpunkt hin, wo der Ölwiderstand und die Kreiselwirkung groß genug sind, um die Hülse zurückzuschleudern, so daß auf diese Weise Pendelerscheinungen hervorgerufen werden können. Die Dämpfung dieser Pendelungen setzt nun infolge der besonderen Anordnung, welche für den" Luftspalt getroffen ist, selbstständig ein. Da der Luftspalt flach verläuft, ändert sich der Spaltabstand mit der Neigung des Läufers zum Ständer, und die magnetische Anziehungskraft wird an der Stelle am größten, an der der Luftspalt am kleinsten ist. Wenn der Läufer, nachdem er seine Gleichgewichtslage verlassen hat, durch den Druck des Öls und durch die Kreiselwirkung des umlaufenden Systems wieder in die Ausgangslage zurückgedrängt wird, so wirkt dieser auf mechanischem Wege verursachten Pendelbewegung die damit erzwungene Änderung des Kraftfeldes im Luftspalt entgegen. Je schneller die Winkelverstellung erfolgt, desto kräftiger ist die elektromagnetische Dämpfung, jedoch ohne daß diese ihren außerordentlich sanft wirkenden dämpfenden Einfluß verliert. Die Dämpfung der Pendelungen vollzieht sich auf diese Weise selbsttätig, und der Motor arbeitet genau so, als wenn alle Teile völlig ausgewuchtet wären.

Die konstruktiven Angaben über den Motor nach der Abbildung sind als Beispiel gegeben, und gleichwertige Einrichtungen können natürlich angewandt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Senkrecht gelagerter Elektromotor für hohe Geschwindigkeiten, dessen neigbar gelagerte Läuferwelle während des Betriebes infolge der 'durch die Pendelun-

• gen verursachten Veränderungen der Luftspaltlänge elektromagnetisch stabilisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspaltlänge in senkrechter Richtung zu den einander gegenüberliegenden Flächen des Ständers und Läufers geändert wird.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferwelle (G) in einer Hülse (B), die zusam-

- men mit der Welle in einer am Ständer fest angeordneten weiteren Hülse (A) neigbar ist, gelagert ist und daß der Zwischenraum zwischen der festen Hülse (A) des Ständers und der neigbaren Hülse (B) des Läufers mit öl gefüllt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen