DE600246C - Nicht selbstanlaufender Synchronmotor, insbesondere zum Antrieb von Uhren und Aprechmaschinen, mit Anwurfvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf nicht selbstanlaufende Synchronmotoren, wie sie insbesondere zum Antrieb von Zeitwerken. Verwendung finden, und betrifft die Ausbildung der Anwurfvorrichtung. Bei derartigen nicht selbstanlaufenden Synchronmotoren besteht eine gewisse Schwierigkeit, um sie beim Anlassen von Hand in Synchronismus zu bringen. In den meisten Fällen sind verschiedene Anwurf versuche erforderlich. Bei einer bekannten Ausführungsform der nicht selbstanlaufenden Synchronmotoren mit Anwurfvorrichtung ist eine Schwungscheibe vorhanden, welche dauernd in Betrieb bleibt und auch nach, dem Anwerfen des Motors von diesem angetrieben werden muß. Derartige Anordnungen arbeiten im allgemeinen nicht zuverlässig, da sie die Lagerreibung vergrößern und die Lebensdauer der Motoren herabsetzen.

Es ist auch bereits bekannt, die aus einer Drehscheibe mit einem Handgriff bestehende Anwurfvorrichtung nur zum Zwecke des Anwerfens mit dem Synchronmotor zu kuppeln. Bei Erreichung der synchronen Drehzahl müßte dann die Handkurbel freigegeben werden, wodurch zugleich selbsttätig die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Drehscheibe und dem Motor aufgehoben wurde. Auch bei motorischen Anwurfvorrichtungen hat man nach Erreichung der synchronen Drehzahl den Anwurfmotor abgeschaltet. Bei diesen bekannten Anordnungen besteht die Schwierigkeit darin, den Zeitpunkt des Synchronismus festzustellen, da bei nicht genauer Abschaltung entweder die Schwungmasse der Anwurfvorrichtung unwirksam ist oder störende Einflüsse ausüben kann. Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung dafür gesorgt, daß gerade im Augenblick des Erreichens der synchronen Drehzahl die Anwurfvorrichtung abgekuppelt wird.

Gemäß der Erfindung besteht die Anwurfvorrichtung aus einer mittels Überholungskupplung mit der Läuferwelle des Motors ge- kuppelten Anwurfschwungscheibe, die bei Erreichung der synchronen Drehzahl von dem Motor selbsttätig entkuppelt wird. Da die erfindungsgemäße Anwurfvorrichtung nur während des Anlaßvorganges gekuppelt ist,

kann sie für diesen besonderen Zweck dimensioniert werden, und es ist nicht erforderlich irgendwelche Rücksicht auf die beim Lauf des Motors vorhandenen Betriebsverhältnisse zu nehmen. Die weiteren Vorteile der nur während des Anlaufs mit dem Motor gekuppelten Anwurfvorrichtung gegenüber einer dauernd mit dem Motor gekuppelten Schwungscheibe werden unten im Zusammenhang mit der Beschreibung der erfindungsgemäßen " Vorrichtung erläutert. Ausführungsbeispiele der Erfindung in Anwendung auf eine elektrisch angetriebene Uhr sind in der Zeichnung dargestellt. Abb. ι und 2 zeigen die Vorder- bzw. Seitenansicht einer Uhr mit Antrieb durch einen nicht selbstanlaufenden Synchronmotor und der erfindungsgemäß λ orgesehenen Anlaßvorrichtung. Abb. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht. Abb. 4 stellt die Verzögerungskurven von Motoren mit verschiedenen Anwurfvorrichtungen dar.

Der nicht selbstanlaufende Synchronmotor, der in der Zeichnung dargestellt ist und zum Antrieb des Zeigerwerks der Uhr dient, besteht aus einem Stator 10 und 11, der Erregerwicklung 12 und dem Läufer 15. Der Stator hat dabei die Form eines Ringes von U-förmigem Querschnitt und ist aus einem ringförmigen Teil 10 und zwei seitlichen Ringscheiben 11 zusammengesetzt. Zwischen den beiden Scheiben 11 liegt die Erregerspule 12. Die Teile 10 und 11 sind nach Einsetzen der vorzugsweise maschinell hergestellten Erregerspule in geeigneter Weise miteinander verbunden, z. B. durch Platten 13, die zugleich die Lager für den Läufer aufnehmen. Die Ringscheiben 11 haben an ihrem inneren Umfang eine größere Anzahl vorspringender Pole 14, deren Zahl mit der Anzahl der Zähne x6 des Läufers 15 übereinstimmt oder in einem ganzzahligen Verhältnis dazu steht. Die Pole 14 reichen zweckmäßig in axialer Richtung etwas über die innere Begrenzung der Erregerspule 12 hinaus. Stator und Rotor werden vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Da der Motor nicht von selbst anläuft, muß er angelassen werden, und zu diesem Zwecke wird dem Rotor ein solcher Impuls von außen erteilt, daß er auf annähernd die synchrone Geschwindigkeit kommt. Diese Geschwindigkeit muß in dem Augenblick vorhanden sein, wenn sich Stator- und Rotorzähne einander gegenüberstehen und die Flußpulsationen annähernd ihr Maximum haben. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, wird der Motor synchron weiterlaufen.

Der Läufer des Synchronmotors ist auf einer Achse 17 befestigt, deren eines Ende zu dem Zeigerwerk führt und deren anderes Ende die Anwurfvorrichtung trägt.

Mit 18 ist ein kleines Klinkenrad bezeichnet, das auf der Motorwelle 17 befestigt ist. Außerdem ist auf dieser Welle frei drehbar ein Zahnrad 19 angebracht, das über ein Ritzel 21 mit dem Schwungrad 20 in Verbindung steht. Eine leicht federnde Klinke 22 ist auf der dem Klinkenrad 18 benachbarten Seite des Zahnrades 19 befestigt. Das freie Ende dieser Klinke steht mit dem Klinkenrad 18 in Eingriff, derart, daß bei einer Drehung der Schwungscheibe 20 mit Hilfe des Knopfes 23, beispielsweise im Uhrzeigersinne, die Klinke 22 das Klinkenrad 18 mitnimmt und dadurch den Läufer des Motors und die mit ihm verbundenen Teile beschleunigt. Die dem Schwungrad 20 zu erteilende Drehung muß groß genug sein, um den Läufer auf oder etwas über die synchrone Geschwindigkeit zu bringen. Wird dann die Schwungscheibe 20 bzw. der Knopf 23 losgelassen, so läßt die Geschwindigkeit der miteinander in Verbindung stehenden Getriebeteile allmählich nach. Infolge der Trägheit des Schwungrades 20, das mit wesentlich größerer Geschwindigkeit als die übrigen Teile umläuft, nimmt die Geschwindigkeit dieses Rades langsamer ab als die der übrigen Teile. Da aber die Umdrehungen der Schwungscheibe 20 über das Klinkengetriebe 18, 22 auf die Läuferwelle übertragen werden, kann die Geschwindigkeit des Läufers nicht schneller abnehmen als die der Schwungscheibe. Dies hat zur Folge, daß sich der Läufer der synchronen Geschwindigkeit genügend langsam nähert, um bei erregtem Feld die für den Synchronismus erforderlichen Bedingungen zu erfüllen. Wenn dies der Fall ist, zieht das synchrone Moment den Läufer in die synchrone Geschwindigkeit hinein und hält ihn auf dieser Geschwindigkeit fest. Zugleich wird das Schwungrad 20 sowie die Zahnräder 19 und 21 sowie die Klinke 22 außer Eingriff mit dem Läufer gebracht. Dies liegt daran, daß die Drehzahl des Schwungrades 20 auch bei Intrittfallen des Läufers 15 weiterhin abnimmt und bei Synchronbetrieb des Motors das Klinkenrad 18 schneller bewegt wird als die Klinke, derart, daß die Klinke nur lose über die Zähne. des Klinkenrades gleitet, ohne aber einen Zahn zu schöpfen. Obwohl also das Schwungrad das Maß der Verzögerung der Läuferdrehzahl beeinflußt, hat die Schwungscheibe in dem Augenblick keinen Einfluß mehr auf den Läufer, wenn derselbe in Synchronismus gefallen ist. Da der Synchronmotor nach Intrittfallen selbst auch keine Kraft auf das Schwungrad übertragen kann, kommt dieses allmählich zur Ruhe und bleibt während des Betriebes des Motors in Ruhe, bis es wieder für einen neuen Anwurf des Motors in Bewegung gesetzt wird.

t)ie in Abb. 3 dargestellte Anwurfvorrichtung stimmt im wesentlichen mit der Anordnung nach Abb. 1 und 2 überein. Der Unterschied besteht nur in der Ausbildung des Klinkenrades und der Antriebsklinke. Bei der Anordnung nach Abb. 3 sind ein oder mehrere in Achsrichtung verlaufende Einschnitte in der mit dem Läufer verbundenen Hülse 24 vorgesehen. An einer mit dem Zahnrad 19 verbundenen Hülse sind entsprechende Vorsprünge vorgesehen, die in die Zähne der Hülse 24 derart eingreifen, daß beide Teile zusammen in der einen Richtung als Klinkenrad wirken. Das Rad 19 ist auf der Welle 17 frei drehbar und axial verschiebbar gelagert. Um den Motor anzuwerfen, wird der Knopf 25, der beim Ausführungsbeispiel der Abb. 3 direkt mit dem. Zahnrad 19 verbunden ist, nach links geschoben, derart, daß der Vorsprung an der Hülse des Rades 19 in Eingriff mit der entsprechend geformten Vertiefung in der Hülse 24 kommt, und durch geeignete Drehung des Knopfes 25 können dann der Läufer und das Schwungrad 20 in der oben beschriebenen Weise beschleunigt werden. Sobald der Läufer 15 synchron läuft, bewegt sich die Hülse 24 schneller als das Zahnrad 19. Infolgedessen löst sich nach Loslassen des Knopfes 25 die Kupplung zwischen der Hülse 24 und dem Rade 19.

Die Vorteile des gemäß der Erfindung ausgebildeten Schwungrades mit hoher Verzögerung und die Vorteile der Entkupplung bei Erreichung der synchronen Geschwindigkeit des Läufers sollen nachstehend an Hand der Abb. 4 näher erläutert werden. In dieser Abbildung sind auf der Abszisse die Zeit, auf der Ordinate die Geschwindigkeit aufgetragen. Die gestrichelte, mit S bezeichnete, zur Abszisse parallele Gerade stellt die synchrone Geschwindigkeit des Motors dar, während die Kurven A₁ B₁ C die Verzögerungskurven für verschiedene Anordnungen wiedergeben.

Die Kurvet, stellt die Verzögerungskurve eines Läufers und der mit ihm verbundenen Teile bei einer bekannten Konstruktion dar, bei der kein Schwungrad oder ähnlich wirkende verzögernde Mittel vorgesehen sind. Die Geschwindigkeit eines solchen Motors nimmt infolgedessen verhältnismäßig schnell ab, und die synchrone Geschwindigkeit für das Intrittfallen des Läufers ist dabei von besonders kurzer Zeitdauer. Die Kurve B gibt die Verzögerungskurve wieder für einen Motor, bei dem ein Schwungrad dauernd mit dem Läufer gekuppelt ist oder bei dem der Läufer selbst ein verhältnismäßig großes Schwungmoment besitzt. Die Geschwindigkeit nimmt bei einer solchen Anordnung langsamer ab als bei einem der Kurve A entsprechenden Motor, und die Zeit, während welcher eine für das Intrittfallen günstige Geschwindigkeit vorhanden ist, ist vergrößert. Ein synchroner Lauf kann jedoch erst dann hergestellt werden, wenn die Teile gerade die synchrone Drehzahl besitzen. Ist aber die richtige Phasenlage erst dann vorhanden, wenn die synchrone Geschwindigkeit etwas unterschritten ist, so müßte der Motor die sich mit großer Trägheit drehenden Teile beschleunigen. Die Kurve C zeigt die Verhältnisse, die bei einem Motor mit gemäß der Erfindung ausgeführter Anwurfvorrichtung vorliegen. Die normale Verzögerung ist ebenfalls verhältnismäßig gering infolge der großen Trägheit des Schwungrades, und infolgedessen ist auch hierbei die Zeit für die Herstellung der synchronen Bedingungen verhältnismäßig groß. Man kann das Schwungmoment der Schwungscheibe genügend groß machen und dadurch eine Kurve C erhalten, die noch weniger stark geneigt ist als die Kurve C der Abb. 4. Die Zeitdauer,, währ end welcher der Rotor die synchrone Geschwindigkeit hat, umfaßt mehrere Flußpulsationen, und infolgedessen ist auch die Möglichkeit, daß die erforderlichen Beziehungen zwischen Lage der Zähne und Maximum des Flusses erreicht werden, sehr groß. Sobald das synchrone Moment entsteht, braucht die- go ses nicht mehr die Verzögerung des Schwungrades zu überwinden, da erfindungsgemäß die Schwungscheibe von dem Läufer selbsttätig abgekuppelt wird, sobald das synchrone Moment den Läufer auf die synchrone Geschwindigkeit bringt. Der untere Teil der stark ausgezogenen Kurve C zeigt, wie der Rotor in Synchronismus gezogen wird. Der leicht ausgezogene Teil der Kurve C stellt die Geschwindigkeitskurve für das abgeschaltete too Schwungrad dar.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Nicht selbstanlaufender Synchronmotor, insbesondere zum Antrieb von Uhren und Sprechmaschinen, mit Anwurfvorrichtung, durch die der Motor auf oder über die synchrone Drehzahl gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwurfvorrichtung aus einer . mittels Überholungskupplung mit der Läuferwelle des Motors gekuppelten Anwurfschwungscheibe besteht, die nach Erreichen der synchronen Drehzahl selbsttätig abgekuppelt wird.

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitsmoment der Schwungscheibe größer als das des Synchronmotorläufers ist.

3. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Über-

holungskupplung ein nur in einer Richtung wirkendes Klinkengetriebe dient, dessen Klinke und Klinkenrad mit der Schwungscheibe bzw. mit der Motorwelle verbunden sind.

4. Synchronmotor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das KHn-

- kengetriebe aus zwei auf der Welle des ■ Motors gegeneinander verschiebbaren Teilen besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen