DE590591C - Synchronkleinmotor, insbesondere zum Antrieb von Uhren und anderen Zeitwerken, mit nachgiebig gelagerten Feldpolen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Synchronmotoren und insbesondere auf nicht selbst anlaufende Synchronkleinmotoren für den Antrieb von Uhren mad anderen Zeitwerken und bezweckt, eine einfache und billige Anordnung zu treffen, um- das Intrittfallen des Motors nach dem Amvurf zu erleichtern und das Außertrittfallen des Motors bei plötzlichen Frequenz- oder Lastschwankungen im Netz zu verhindern. Bei einem bekannten Synchronmotor ist der ganze normalerweise feststehende Feldträger i-n der Lage, sich etwas entgegen der Wirkung von Federn zu drehen, um eine gewisse Nachgiebigkeit zu gewährleisten, welche die Aufrechterhaltung des Synchronismus ermöglichen soll. Gemäß der Erfindung ist nicht der gesamte Feldkreis nachgiebig gelagert, sondern der Feldkreis besteht aus zwei Teilen, einem Polkranz und einem die Erregerwicklung tragenden Magnetgestell, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Polkranz gegenüber dem Magnetgestell beweglich ist. Der Polkranz stellt dabei einen verhältnismäßig kleinen Teil des gesamten Feldes dar und besitzt eine geringe mechanische Trägheit. Die beiden Teile des Feldes werden normalerweise durch' eine magnetische Kupplung in einer bestimmten gegenseitigen Lage gehalten. Die magnetische Kupplung läßt jedoch eine geringe Nachgiebigkeit des normalerweise feststehenden Polkranzes mit geringer mechanischer Trägheit in der Drehrichtung während des Synchronisiervorganges und beim Auftreten von Überspannungen zu, und diese zusatzliehe Nachgiebigkeit unterstützt die Herstellung und Aufrechterhaltung des synchronen Arbeitens des Motors. Da nur der Polkranz nachgiebig gelagert ist, ist die Wirkung wesentlich günstiger als bei der bekannten Anordnung, und da die Erregerwicklung bei dem erfindungsgemäßen Motor fest angeordnet werden kann, sind bewegliche Zuleitungen zu den Feldspulen nicht erforderlich. Außerdem können die bei der bekannten Anordnung vorhandenen, Ermüdungserscheiungen unterworfenen Federn in Fortfall kommen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Abb. ι zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Motor, Abb. 2 eine Stirnansicht des Motors in etwa doppeltem Maßstabe, Abb. 3 eine Seitenansicht.

Mit 10 ist das einen Teil des Stators bildende, becherförmige Gehäuse bezeichnet, das bei der dargestellten Anordnung rippenförmig ausgebildet ist. Dieser Teil dient als Traggerüst für das Ganze. An dem äußeren Ende

der vier Arme des Traggerüstes ist ein ringförmiger Magnetteil π befestigt, dessen glatte innere Begrenzung sich nach innen erstreckt und den Läufer 12 unter Einfügung eines geringen Luftspaltes umgibt. Mit 13 ist ein zentral gelagerter Z}^rlinder aus magnetischem Material bezeichnet, der an dem Boden des becherförmigen Gehäuses 10 befestigt ist und der einen zweiten Zylinder aus magnetischem Material 14 umgibt, der an seinem äußeren Ende einen mit nach außen gerichteten Polvorsprüngen versehenen Ring 15 aus magnetischem Material trägt. Der Läufer ist mit 12 bezeichnet und besteht aus einem Ring mit nach innen gerichteten Polvorsprüngen 16, deren Zahl mit der Anzahl der Zähne oder Polvorsprünge des Polkranzes 15 übereinstimmt. 17 ist eine Einphasenerregerwicklung, die innerhalb des becherföfmigen Gehäuses 10 angeordnet ist und die teleskopartig gelagerten Magnetzylinder 13 und 14 umgibt. Der von der Erregerwicklung 17 erzeugte magnetische Fluß verläuft von dem Zylinder 13 über einen kleinen zylindrischen Luftspalt zu dem Zylinder 14, über den Polkranz 15, den Läufer 12, die angrenzenden Luftspalte zu dem äußeren Ring 11 und von dort über das Gehäuse 10 zurück zu dem Zylinder 13.

Der Läufer 12 besteht aus einem Stahlring mit nach innen gerichteten Polvorsprüngen 16 und ist drehbar in dem konzentrischen Luftspalt zwischen den Teilen 11 und 15 gelagert, indem er an einer Scheibe 18 aus nichtmagnetischem Material mit drei Nieten 19 befestigt ist. Die Scheibe 18 selbst ist auf der Läuferwelle 20 gelagert und trägt das Antriebs ritzel 21. Die Welle 20 läuft in Führungslagern 22 und einem Fußlager 23 innerhalb des Zylinders 14.

Die Teile 14 und 15 des Feldkörpers sind infolge des Führungslagers 24 und des Zapflagers 25 gegenüber dem Magnetgestell 10 und dem damit verbundenen Zylinder 13 drehbar. Der Zapfen 25 ist an dem inneren Ende des Zylinders 14 befestigt und läuft in einem Einsatz 25' aus unmagnetischem Material des Magnetgestelles 10. Das Führungslager 24 besteht ebenfalls aus nichtmagnetischem Material, um das Anhaften zwischen den magnetischen Zylindern zu verhüten. Die Teile 14 und 15 sind an einer dauernden Drehung gegenüber dem Magnetgestell durch eine magnetische Kupplungsvorrichtung zwisehen dem Zylinder 14 und dem übrigen Teil des Ständers gehindert. Diese magnetische Kupplung besteht aus zwei breiten magnetischen Polen 26, die sich von dem Rand des äußeren Magnetgestelles nach innen erstrecken, und zwei verhältnismäßig schmalen Magnetpolen 27, die sich von dem Zylinder 14 nach außen erstrecken. Die Pole 26 bilden Teile eines Ringes 28 aus magnetischem Material, der mit Hilfe von Schrauben 29 zwischen den Teilen 10 und 11 eingeklemmt wird. Der Ring besitzt vier Vorsprünge, von denen aber zwei, wie sich aus der Anordnung in Abb. 3 bei 26' ergibt, nach innen umgebogen sind. Diese umgebogenen Lappen dienen dazu, die Spule 17 in ihrer Lage zu halten und wirken nicht als Magnetpole. Die Pole 27 für die magnetische Kupplung bestehen aus einem Stück mit der aus magnetischem Material bestehenden Nabe 30, die auf dem Zylinder 14 befestigt ist. Zwischen der Nabe 30 und dem die Statorpole tragenden Polkranz 15 ist ein Abstandsring 31 angeordnet. Zwei Sätze breiter und schmaler Polstücke 26 und 27 sind an diametral gegenüberliegenden Stellen des Motors zwischen dem drehbaren Zylinder 14 und dem Gehäuse vorgesehen. Parallel zu dem sich über dem Läufer schließenden Feldkreis mit verhältnismäßig niedrigem magnetischem Widerstand liegt also ein über die Polstücke 26 und 27 verlaufender Magnetpfad mit verhältnismäßig hohem magnetischem Widerstand, über den sich ein begrenzter Betrag des Motorflusses schließt. Der Pfad über die magnetische Kupplung 26, 27 hat einen höheren magnetischen Widerstand; daher fließt über ihn ein geringerer Flußanteil als über den Läufer 12. Die magnetische Kupplung dient dazu, die Pole 27 in die Mitte der Pole 26 zu stellen. Die Kupplung ist aber nachgiebig und gestattet den Teilen 14 und 15, sich um einen beträchtlichen Winkel entgegen der Richtung der magnetischen Kräfte zu drehen, die bestrebt sind, die Hilfspole 26 und 27 in der Mittellage zu halten. Da die Trägheit der Teile 14, 15 verhältnismäßig ■ klein ist, können sich diese Teile sehr schnell den etwaigen Änderungen in dem Motordrehmoment angleichen und dadurch zur Aufrechterhai tung des synchronen Laufes beitragen.

Wenn bei der Inbetriebsetzung des Motors die Feldspule 17 erregt wird, fließt ein Wechselfluß über die inneren Zylinder 13 und 14 und den äußeren Ring 11 an dem offenen Ende des topfförmigen Magnetgestells. Ein Teil dieses Flusses fließt über den Läufer 12 und ein kleinerer Teil über die Kupplungsvorrichtung 26, 27, welche selbsttätig bewirkt, daß der drehbare Teil 14, 15 des Feldes seine Mittelstellung einnimmt, sobald das Feld erregt ist. Ein Anlaufen des Motors findet jedoch erst statt, wenn den den Läufer bildenden Teilen 12, 18, 20 und 21 z. B. von Hand ein Anstoß erteilt wird und der Läufer annähernd auf die synchrone Geschwindigkeit gebracht wird. Die synchrone

Geschwindigkeit ist diejenige, bei welcher ein Läuferzahn von einem Feldpol zu dem nächsten Feldpol in Synchronismus mit den Pulsationen des Wechselflusses fortschreitet. Bei dem dargestellten Motor, der 18 Pole besitzt, liegt die synchrone Geschwindigkeit bei. 400 Umdrehungen pro Minute, wenn die Frequenz des Netzes 60 Perioden beträgt. , Wurden die Feldteile 14 und 15 starr mit dem übrigen Feld verbunden sein, so ist es nicht leicht, die synchrone Geschwindigkeit herzustellen, weil sowohl die Drehzahl des Läufers als auch die Phasenbeziehungen zwischen den Zähnen und dem Fluß innerhalb sehr enger Grenzen liegen müssen, bevor der Motor in Synchronismus fällt. Da bei der erfmdungsgemäßen Anordnung der gezahnte Teil des Feldes um einen gewissen Betrag in der Drehrichtung nachgiebig ist und er eine geringe Trägheit besitzt, führt er eine schnelle Bewegung gegen den Widerstand der magnetischen Kupplung aus, um die richtigen Phasenbeziehungen zwischen den Stator- und Rotorzähnen und den Flußpulsationen herzustellen, wenn die Geschwindigkeit nur annähernd die richtige ist. Sobald der Synchronismus hergestellt ist, stellt sich der Polkranz 15 wieder selbsttätig in seine Mittellage ein, ohne den Motor außer Tritt zu bringen.

Die gleichen Mittel verhindern bei plötzlichen Lastschwankungen oder Überspannungen ein Außertrittfallen des Motors, da infolge der geringen Trägheit des Polkranzes etwaige Stöße von der nachgiebigen, magnetischen Kupplung aufgenommen und ausgeglichen werden.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel oder auf Kleinmotoren für die angegebenen Zwecke beschränkt, sondern kann auch bei anderen Motoren Verwendung finden. Wesentlich ist aber für die Erfindung, daß die Ständerpole nachgiebig gelagert sind und eine magnetische Ausgleichskupplung oder Ausgleichsvorrichtung das synchrone Arbeiten des Motors fördert.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Synchronkleinmotor, insbesondere zum Antrieb von Uhren und anderen Zeitwerken, mit nachgiebig gelagerten Feldpolen, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld aus zwei Teilen, einem Polkranz (15) mit verhältnismäßig geringer Massenträgheit und einem die Erregerwicklung (17) tragenden Magnetgestell (io), besteht und der Polkranz gegenüber dem Magnetgestell beweglich angeordnet ist.
2. 2. Synchronkleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polkranz an einem Zylinder (14) aus magnetischem Material befestigt ist, der innerhalb eines mit dem Magnetgestell (10) verbundenen und die Erregerwicklung tragenden Zylinders (13) drehbar angeordnet ist.
3. 3. Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polkranz die gleiche Achse wie der Läufer hat..
4. 4. Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ring (12) mit vorspringenden Polen (16) ausgebildeteLäufer konzentrisch zwischen dem Feldpolkranz (15) und einem mit 75 ~ dem Magnetgestell verbundenen Ring (11) angeordnet ist.
5. 5. Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer an einer Achse (20) befestigt ist, die innerhalb des den Feldpolkranz (15) tragenden Zylinders (14) gelagert ist.
6. 6. Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine magnetische Kupplung die betriebsmäßige Lage des Polkranzes (15) gegenüber dem Magnetgestell (10) festgelegt ist.
7. 7. Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die g₀ magnetische Kupplung . durch Polvorsprünge (26) an dem Magnetgestell (10) und Polvorsprünge (27) des Polkranzes gebildet wird, und daß über diese Kupplung ein im Verhältnis zu dem über den Läufer verlaufenden Triebfluß kleiner Fluß fließt.
8. 8. Synchronkleinmotor nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polvorsprünge (26) am Magnetgestell eine größere Breite als die Polvorsprünge (27) des Polkranzes besitzen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen