DE69816597T2 - Richtungsabhängige antriebskupplung zwischen dem rotor eines permanent-magnetischen synchronmotors und der last - Google Patents

Richtungsabhängige antriebskupplung zwischen dem rotor eines permanent-magnetischen synchronmotors und der last Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine richtungsabhängige Antriebskupplung zwischen dem Läufer eines Synchronmotors mit Permanentmagneten und der Arbeitspartie.
  • Es ist bekannt, dass Synchronmotoren mit Permanentmagneten bidirektional sind, d. h. beim Anschalten kann der Läufer gleichermaßen veranlasst werden, sich im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen.
  • Das hängt von der Anordnung der Polaritäten des Läufers in Bezug auf das magnetische Feld ab, das sich zwischen den Polen der Ständerpackung ausbildet, wenn die Induktorwicklung mit Wechselstrom gespeist wird.
  • Obwohl das beim Antrieb von Kreiselpumpen mit radialen Radschaufeln kein Problem ist, wird es zu einer beträchtlichen Beschränkung für Kreiselpumpen und für Umwälzer, die eine besondere Gestaltung der Radschaufeln und deshalb eine einzelne Drehrichtung des Pumpenrads aufweisen.
  • Das ist eines der Hauptprobleme im Bereich von Zentrifugen, die Motoren mit Permanentmagneten verwenden, und verschiedene elektrische und mechanische Vorrichtungen sind bisher vorgeschlagen worden.
  • Unter diesen ist die in EP 148 343 beschriebene Motorpumpeneinheit besonders bedeutend.
  • Diese Motorpumpeneinheit besitzt einen kastenartigen Körper mit einem elektrischen Synchronmotor mit Permanentmagneten, dessen Läufer innerhalb einer im Wesentlichen schalenförmigen koaxialen Ummantelung im Spalt angeordnet ist.
  • Der Läufer trägt an einem Ende ein Pumpenrad, dessen Nabe koaxial in der Ummantelung liegt.
  • Eine Zwischenhülse, die durch den Läufer angetrieben wird, ist zwischen dem Pumpenrad einerseits und dem entsprechenden Endbereich des Läufers andererseits angeordnet.
  • Die Zwischenhülse umfasst wenigstens einen Nocken, der radial nach außen hervorsteht; ein Mitnehmer arbeitet mit dem Nocken an der inneren Oberfläche der Nabe zusammen und steht am Lauf des Nockens radial hervor.
  • Der Mitnehmer ist Teil einer flexiblen Bremslasche, die in der Nabe ausgebildet ist.
  • Wenn der Nocken des Zwischenelements auf den Mitnehmer der Nabe trifft, biegt sich die Lasche um und legt sich an die Ummantelung an, die den Läufer beinhaltet, wodurch die Drehung blockiert wird.
  • Die Nabe ist auch mit wenigstens einem Zahn versehen, der radial nach innen ragt und mit dem der Nocken durch Drehung in entgegengesetzter Richtung bezüglich zur oben erwähnten in Berührung kommt, wodurch es in Drehung versetzt wird und das mit dem Läufer starre Pumpenrad dreht.
  • Diese Motorpumpe erfordert präzises Kalibrieren in den Bereichen des Kontakts zwischen dem Nocken und dem Mitnehmer, der Teil der flexiblen Bremslasche ist, um Verklemmen zu verhindern.
  • Die Wahl des Materials, das die flexible Lasche und den Mitnehmer aufbaut, hängt mit der Wahl des Materials des Pumpenrads zusammen, mit dem es monolithisch ist, da es Teil der Nabe ist.
  • Das Kunststoffmaterial, welches das Pumpenrad aufbaut, muss natürlich, ungeachtet dessen, dass es eine bestimmte Elastizität aufweist, überwiegend starr sein und demgemäß ist die notwendige Elastizität der flexiblen Lasche das Ergebnis eines Kompromisses.
  • Die Tatsache, dass größtenteils starre Kunststoffmaterialien verwendet werden, hat auch die unvermeidliche Konsequenz eines gesteigerten Lärms, verursacht durch Aufschlägen zwischen den Komponenten beim Anfahren.
  • Eine andere Vorrichtung zum Herstellen richtungsabhängiger Drehungen, welche in diesem Fall nicht mit dem Problem von elektrischen Motoren mit Permanentmagneten zusammenhängt, ist aus GB 361 656 bekannt, bei der eine Antriebswelle zwei wechselseitig sich diametral gegenüber liegende Nocken trägt, welche an der Welle befestigt sind und welche in einer Drehrichtung in entsprechende Sperrklinken eingreifen, die in Bereichen drehbar gelagert sind, die zu den Nocken peripher sind und entsprechende Blöcke trägt, die nahe der zylindrischen Wand eines anzutreibenden Teils angeordnet sind.
  • Die Nocken haben eine runde äußere Oberfläche, während die Blöcke eine exzentrische runde innere Oberfläche aufweisen, welche nahe der Oberfläche der Nocken angeordnet ist.
  • Demgemäß veranlasst eine Drehbewegung in der einen Richtung die Nocken, sich starr an die Sperrklinken anzukoppeln, während sie bei Drehung in der entgegengesetzten Richtung eine Drehung der Blöcke bezüglich der entsprechenden Drehpunkte erzeugt und sie gegen die zylindrische Wand in Eingriff bringt.
  • In diesem Fall besteht immer noch, obwohl bezüglich EP 148 343 die flexiblen Elemente durch drehbar gelagerte Elemente ersetzt wurden, die absolute Notwendigkeit einer perfekten Einstellung der Geometrie der verschiedenen Teile, welche eine bestimmte Steifheit aufweisen müssen.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine richtungsabhängige Antriebskupplung zwischen dem Läufer eines Synchronmotors mit Permanentmagneten und der Arbeitspartie bereitzustellen, welche die oben erwähnten Nachteile bei herkömmlichen Typen beseitigt.
  • Im Rahmen dieses Ziels ist es eine folgerichtige erste Aufgabe, eine richtungsabhängige Antriebskupplung bereitzustellen, die nicht von irgend einem Problem bei der Wahl der Materialien bezüglich des Läufers und/oder der Arbeitspartie beeinflusst wird.
  • Eine andere wichtige Aufgabe ist es, eine richtungsabhängige Antriebskupplung bereitzustellen, die eine angemessene Erwiderung auf die Dynamik des Anlaufens aufweist, so dass Anlaufen in der gewählten Richtung unverzüglich erfolgt.
  • Eine andere wichtige Aufgabe ist es, eine richtungsabhängige Antriebskupplung bereitzustellen, bei der Anlauf-Auftreff-Lärm vermindert ist.
  • Eine andere Aufgabe ist es, eine richtungsabhängige Antriebskupplung bereitzustellen, welche es erlaubt, durch Verwendung der gleichen Komponenten und das nur im Zusammenbau-Verfahren arbeitet, die Drehrichtung nach Belieben zu ändern.
  • Eine andere Aufgabe ist es, eine richtungsabhängige Antriebskupplung bereitzustellen, welche einen besonders einfachen Aufbau und Zusammenbau aufweist,
  • Eine andere Aufgabe ist es, eine richtungsabhängige Antriebskupplung bereitzustellen, die sowohl für Arbeitspartien wie etwa Pumpenräder für Kreiselpumpen verwendet werden kann, als auch für Arbeitspartien wie etwa das Flügelrad von Umwälzern, d. h. mit Belastungen, die beträchtlich unterschiedliche Trägheiten aufweisen.
  • Dieses Ziel, diese Aufgaben und andere, die im Folgenden ersichtlich werden, werden durch eine erfindungsgemäße richtungsabhängige Antriebskupplung erreicht bzw. gelöst, welche die Merkmale aufweist, die in Patentanspruch 1 dargelegt werden.
  • Weitere Charakteristika und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen davon ersichtlich werden, die durch nicht beschränkende Beispiele in der angefügten Zeichnung veranschaulicht sind, wobei:
  • 1 eine perspektivische Teilansicht eines elektrischen Motors mit Permanentmagneten ist, an dessen Läufer eine erfindungsgemäße richtungsabhängige Antriebskupplung angekoppelt ist;
  • 2 eine Explosionsansicht des Aufbaus des Läufers und der Antriebskupplung bezüglich 1 ist;
  • 3 ist eine Querschnittansicht der Antriebskupplung;
  • 4 ist eine Explosionsansicht des gesamten Motors von 1;
  • 5 ist eine Querschnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Antriebskupplung;
  • 6 ist eine Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels von 5;
  • 7 ist eine Längsschnittansicht eines zweiten elektrischen Motors mit Permanentmagneten, der mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Antriebskupplung ausgestattet ist;
  • 8 ist eine Schnittansicht des Läuferteils alleine, genommen entlang der Ebene VIII-VIII von 7;
  • 9 ist eine Explosionsansicht der Komponenten des Aufbaus von 8;
  • 10 ist eine Explosionsansicht des Aufbaus des Läufers und eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebskupplung;
  • 11 ist eine Schnittansicht, genommen entlang einer Längsebene des Läufers und der Kupplung von 10;
  • 12 ist eine Schnittansicht, genommen entlang der Querebene XII-XII von 11.
  • Mit Bezug auf die oben beschriebenen 1 bis 4 veranschaulichen die Figuren einen elektrischen Motor mit Permanentmagneten, welcher allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet wird und der vom Typ ist, der per se in der italienischen Patentanmeldung Nr. PD97A000124 beschrieben ist, die am 12. Juni 1997 im Namen des gleichen Anmelders eingereicht wurde.
  • Insbesondere umfasst der elektrische Motor 10 einen Ständer 11, eine Schichtpackung 12 mit Windungen 13 und einem Läufer 14, der zwischen zwei Polen 15, die durch die Schichtpackung 12 ausgebildet wird, angeordnet ist.
  • Der Läufer 14 ist aus einem ringförmigen zylindrischen Permanentmagneten 16 aufgebaut, auf dem ein Kunststoffelement 17 übergeformt ist; das Kunststoffelement bildet eine innere Angel 17a und Endflansche 17b.
  • Der Läufer 14 ist deshalb, als ganzes, zylindrisch mit einer axialen Aushöhlung 18, in der eine Welle 19 eingesetzt ist; der Läufer 14 kann sich frei um die Welle 19 drehen.
  • Die Welle 19 ist umgekehrt mit einer Trägerstruktur verbunden, allgemein durch die Bezugsziffer 20 bezeichnet, welche in diesem Fall aus drei komplementären Elementen zusammengesetzt ist, bezeichnet durch die Bezugsziffern 21, 22 bzw. 23, die koaxial angeordnet und mittels Schrauben verbunden sind, die nicht veranschaulicht sind.
  • Die Trägerstruktur umschließt den Zusammenbau, der aus den Polen 15, dem Läufer 14 und der Welle 19 aufgebaut wird, welcher es der Welle in jedem Fall erlaubt, mit einem Ende 19a hervorzustehen, an den eine zu drehende Arbeitspartie starr angekoppelt ist. Die Arbeitspartie wird in gestrichelten Linien gezeigt und durch die Bezugsziffer 24 bezeichnet und kann beispielsweise durch ein Flügelrad eines Umwälzers aufgebaut sein.
  • Der Läufer 14 ist im Inneren eines hermetischen Gehäuses angeordnet, allgemein durch die Bezugsziffer 25 bezeichnet, das starr an die Welle 19 angekoppelt ist und das aus einem schalenförmigem Element 26 und einem hermetischen Verschluss 27 zusammengesetzt ist.
  • Der Verschluss ist in einem diametrisch weiteren Abschnitt des schalenförmigen Elements 26 angeordnet und ist mit Radschaufeln 28 versehen, welcher als eine Turbine für eine Flüssigkeit wirkt, die in dem hermetischen Gehäuse 25, in dem der Läufer 14 angeordnet ist, enthalten ist.
  • Ein geflügeltes Schaufelrad 29, welches in diesem Fall als eine Pumpe wirkt, liegt den Radschaufeln 28 des Verschlusses 27 im weiteren Teil des hermetischen Gehäuses 25 gegenüber und ist mit dem Läufer 14 mittels einer erfindungsgemäßen richtungsabhängigen Antriebskupplung gekoppelt, die in den Figuren allgemein durch die Bezugsziffer 30 bezeichnet wird.
  • Die Kupplung 30 umfasst wenigstens einen ersten Antriebszahn 31 und eine innen hohle Angel 32; beide sind monolithisch mit dem entsprechenden Flansch 17b des Läufers 14, von dem sie axial hervorstehen, und der Zahn ist exzentrisch (d. h. er ist in Bezug auf die Welle 19 des Läufers 14 radial versetzt).
  • Ein ringförmiges Element 33, das aus einem Elastomer wie etwa Gummi gefertigt ist, ist so angeordnet, dass es die Angel 32 umgibt und einer seiner Randabschnitte an einem radialen inneren Abschnitt des ersten Zahns 31 anliegt.
  • Zwei radiale Mitnehmer, bezeichnet durch die Bezugsziffern 34 bzw. 35, stehen vom ringförmigen Element 33 ab und sind an den Enden des ersten Zahns 31 angeordnet.
  • Wenigstens ein freitragendes Element 36 steht von einem der radialen Mitnehmer 34, 35 ab, in diesem Fall insbesondere der Mitnehmer, der durch die Bezugsziffer 34 bezeichnet ist, und ist peripher nahe der zylindrischen Wand des schalenförmigen Elements 26, deren Gestalt es teilweise folgt.
  • Insbesondere weist das Profil des freitragenden Elements 36 einen runden Abschnitt 37 auf, der tatsächlich an der Wand des schalenförmigen Elements 26 anliegt, und einen geraden Abschnitt 38, der eine keilförmige Gestalt ergibt.
  • Das freitragende Element 36 bildet, zusammen mit dem ringförmigen Element 33, mit dem es monolithisch ist, einen hohlen Bereich 39, in dem wenigstens ein zweiter Zahn 40 teilweise eindringen kann. Der zweite Zahn 40 steht in Bezug auf die Welle 19 exzentrisch vom geflügelten Schaufelrad 29 ab.
  • Der relative Weg, in einer Drehrichtung, zwischen dem zweiten Zahn 40 und dem freitragenden Element 36 veranlasst den zweiten Zahn es radial nach außen zu drücken, gegen die zylindrische Wand des schalenförmigen Elements 26 biegend und seine Bewegung blockierend.
  • Für Drehungen in der umgekehrten Richtung, die beim Anfahren durch die ursprüngliche Orientierung des magnetischen Feldes oder durch seine Umkehrung nach einem Versuch in der entgegengesetzten Richtung kombiniert mit dem Rückpralleffekt, der durch das elastomere Material erzeugt wird, liegt der zweite Zahn 40 gegen den radialen Mitnehmer 35 auf und wirkt deshalb mit dem ersten Zahn 31 zusammen, wodurch er zur Drehung gebracht wird.
  • Demgemäß tritt Blockieren für versuchte Drehungen in einer Richtung auf, während Freiheit in der entgegengesetzten Richtung erlaubt ist.
  • Über einen bestimmten Abschnitt einer kompletten Drehung, etwa 180°, ist der Läufer 14 von der durch das geflügelte Schaufelrad 29 aufgebauten Last losgelöst und kann deshalb frei starten, bevor das Schaufelrad drehend angetrieben wird.
  • Das Schaufelrad 29 bildet zusammen mit den Radschaufeln 28 eine Viskosekupplung, bei der das Schaufelrad kinetische Energie an die im Gehäuse 25 enthaltene Flüssigkeit nur in der Richtung abgibt, in der sich der Läufer 14 dreht.
  • Die kinetische Energie wird durch die Form der Radschaufeln der Meridiankanäle des Schaufelrads 29 in Druckenergie (Kopf) umgewandelt.
  • Die Arbeitsflüssigkeit, die sich in den Radschaufelkanälen des Schaufelrads 29 bewegt hat, beginnt in die Kanäle des Schaufelrads 28 des Verschlusses 27 zu zirkulieren, welches demgemäß beginnt, sich zu drehen.
  • Damit wird die Arbeitspartie 24 in Drehung versetzt.
  • Die Viskosekupplung, kombiniert mit der Antriebskupplung 30, gewährleistet das richtungsabhängige Anlaufen des Motors unter Bedingungen, die voll mit denen eines Asynchronmotors vergleichbar sind.
  • An diesem Punkt sollte betont werden, mit Bezug auf das, was bisher durch den Stand der Technik bereitgestellt worden ist, dass das Element, das richtungsabhängige Bewegung liefert (das ringförmige Element 33 mit radialen Mitnehmern 34 und 35 und einem freitragenden Element 36), ein unabhängiger Teil ist, der nicht mit den anderen Teilen der Kupplung zusammenhängt.
  • Ein erster Effekt davon ist eine Vereinfachung der Produktionsmatrize, aber insbesondere erlaubt dies, das Element bereitzustellen, welches das am besten angepasste Material hinsichtlich mechanischer Kennwerte und Aufschlagdämpfung verwendet, um niedrige Lärmpegel zu erhalten.
  • Diese Unabhängigkeit macht den Zusammenbau weniger abhängig von einer korrekten Einstellung der Geometrien, da es lediglich notwendig ist, bei Kontakt zwischen den Teilen, eine Komponente der radialen Kraft zu erhalten, die das freitragende Element 36 veranlasst, sich nach außen zu biegen.
  • Die Bereitstellung des Elements, das die richtungsabhängige Bewegung durch Verwendung eines Elastomers, wie etwa Gummi, bestimmt, erlaubt es, den hohen Reibungskoeffizienten von Gummi auszunutzen, um ein anfängliches schnelles und leises Blockieren zu gewährleisten, oder es erlaubt es, nach Belieben den Grad der Verformung des freitragenden Elements 36 in einer einfachen Weise zu bestimmen, durch Einwirken auf die Härte des Materials oder auf die Geometrie der Teile, ohne Gefahr von Verklemmen des Systems, dabei angemessene Anlauferwiderungen zu erreichen.
  • Es sollte auch darauf hingewiesen werden, dass der radiale Mitnehmer 35 im Fall einer korrekten Drehrichtung beim Anlaufen als ein Stoßabsorber und deshalb als ein Lärmdämpfungselement wirkt.
  • Es ist desweiteren besonders wichtig, dass das ringförmige Element 33 gleichermaßen mit den radialen Mitnehmern 34 und 35 auf einer der Seiten des ersten Zahns 31 eingesetzt werden; das erlaubt es, die Drehrichtung einfach durch Ändern der Orientierung zu entscheiden, mit der es zusammengebaut wird.
  • Die Gestaltung der Last (beispielsweise die Krümmung der Radschaufel eines Schaufelrads) muss natürlich angemessen sein.
  • Es sollte auch erwähnt werden, dass die Kupplung keine Gelenkteile besitzt, die leicht einem durch das Ablagern von Schmutz verursachten Verklemmen unterworfen sind.
  • Nun Bezug nehmend auf die oben erwähnten 5 und 6, deckt bei einem abweichenden Ausführungsbeispiel der Kupplung der erste Zahn, nun durch die Bezugsziffer 31a bezeichnet, einen Winkel ab, der kleiner ist als der winklige Raum zwischen den radialen Mitnehmern, nun durch die Bezugsziffern 34a und 35a bezeichnet, des ringförmigen Elements, das nun durch die Bezugsziffer 33a bezeichnet wird.
  • Das ringförmige Element ist zwischen den Mitnehmern 34a und 35a mit einem Lappen 37a versehen, der einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzt und der in einer komplementär gestalteten Hohlkehle 38a des ersten Zahns 31a eingesetzt ist, mit dem er in Berührung kommt.
  • Beim Anlaufen, bevor der erste Zahn 31a den Mitnehmer 35a berührt und vor dem sich daraus ergebenden Antrieb, besteht deshalb bei relativer Bewegung ein Reibungseffekt zwischen dem Lappen 37a und der Hohlkehle 38a, der folglich den Berührungsaufprall dämpft.
  • Reibung kann natürlich auch durch einfache Wirkung an der Grenzfläche zwischen dem ringförmigen Element 33a und der darin angeordneten Angel, die nun durch die Bezugsziffer 32a bezeichnet wird.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen 7 bis 9 ein elektrischer Motor mit Permanentmagneten vom vorher beschriebenen Typ veranschaulicht, der mit einem Pumpenrad einer Kreiselpumpe verbunden ist.
  • Im einzelnen ist der Läufer 110 mit Permanentmagnet im Innern einer röhrenförmigen Kammer 111 (Gehäuse) angeordnet, die im Spalt zwischen zwei durch eine Schichtpackung 111a, welche mit Wicklungen verbunden ist (nicht gezeigt), gebildeten Polen angeordnet ist, und kann sich in Bezug auf die Welle 112, die axial an der Kammer befestigt ist, frei drehen.
  • Der Läufer 110 ist aus einem ringförmigen Permanentmagneten 113 und aus einem aus Kunststoff gefertigten übergeformten Element 114 zusammengesetzt, das eine innere Angel 114a und Endflansche 114b bildet.
  • Eine erfindungsgemäße richtungsabhängige Antriebskupplung, allgemein durch die Bezugsziffer 116 in einem zweiten Ausführungsbeispiel bezeichnet, ist zwischen dem Läufer 110 und dem geflügelten Schaufelrad 115 angeordnet, das die Arbeitspartie ausbaut.
  • Im Einzelnen trägt das Flügelrad 115, das eine Nabe 117 besitzt, die an die Verlängerung 118 der inneren Angel 114a des Läufers 110 angepasst ist, in Anbetracht dessen es sich in jedem Fall frei drehen kann, ein ringförmiges Element 119, das starr mit der Nabe 117 gekoppelt ist und das vom gleichen Typ ist, wie das vorher genannte Element 33. Ein erster Zahn 120 steht radial vom ringförmigen Element 119 ab und umgekehrt starr (monolithisch) mit einem freitragenden Element 121 verbunden, d. h. mit einem Element, das am Rand nahe der zylindrischen Wand der röhrenförmigen Kammer 111 liegt, deren Gestalt es teilweise folgt und das ein im Wesentlichen keilförmiges freies Ende besitzt.
  • Ein hohler Bereich 122 ist zwischen dem freitragenden Element 121 und dem ringförmigen elastomeren Element 119 ausgebildet.
  • Was wiederum das ringförmige Element 119 betrifft, so ist es mit Einkerbungen 123 versehen, die komplementär sind zu Einkerbungen 124 der Nabe 117, um die Nabe starr drehend anzukoppeln.
  • Das ringförmige Element 119 ist auch mit axialen Aushöhlungen 125 versehen, die Sitze zum Positionieren erhabener Abschnitte 126 der Nabe 117 bilden, um es korrekt zu positionieren und axial zu fixieren.
  • Die Antriebskupplung 116 umfasst auch einen zweiten Zahn 127, der von einem entsprechenden Flansch 114b des übergeformten Elements 114 des Läufers 110 absteht und so angeordnet ist, dass sein Lauf in einer Richtung veranlasst, mit dem ersten Zahn 120 in Berührung zu kommen, wodurch sie sich dreht. In der entgegengesetzten Richtung veranlasst der Lauf des zweiten Zahns in Berühung mit dem freitragenden Element 121 zu kommen, teilweise in den hohlen Bereich 122 eindringend, einen radialen Schub nach außen verursachend, der es gegen die zylindrische Wand der Kammer 111 biegt, wodurch sie blockiert wird.
  • Es sollte in diesem Fall angemerkt werden, dass das freitragende Element 121 starr an der Arbeitspartie angekoppelt ist, abweichend vom vorhergehenden Fall, bei dem es starr an den Läufer gekoppelt war.
  • In der Praxis hat das zweite Ausführungsbeispiel auch die gleichen Vorteile gezeigt, die vorher für das erste Ausführungsbeispiel erwähnt wurden, mit Ausnahme der Tatsache, dass es in diesem Fall aufgrund des besonderen Aufbaus der Kupplung nicht möglich ist, während des Zusammenbaus die Drehrichtung zu ändern.
  • Bezug nehmend auf die 10, 11 und 12 ist ein Läufer 210 aus einem Permanentmagneten 211 zusammengesetzt, der eine zylindrische ringförmige Struktur aufweist und an dem ein Kunststoffelement 212 übergeformt ist, das eine innere Angel 212a und an den Enden Flansche 213 bildet.
  • Demgemäß weist der Läufer als ganzes eine zylindrische Struktur mit einem axialen Loch 214 auf, in dem eine Welle 215 eingesetzt ist; der Läufer 210 kann sich in Bezug auf die Welle 215 frei drehen.
  • Die Welle 215 weist ein freies Ende 215a auf, das vom Läufer 210 absteht und mit dem eine Arbeitspartie starr verbunden ist, wie im Folgenden ersichtlich werden wird.
  • Eine richtungsabhängige Antriebskupplung, in diesem Fall in einem dritten Ausführungsbeispiel durch die Bezugsziffer 216 in den vorher genannten Figuren bezeichnet, ist zwischen dem Läufer 210 und der Arbeitspartie angeordnet.
  • Die Kupplung 216 umfasst einen ersten Antriebszahn 217, der monolithisch hinsichtlich des Flansches 213 des Läufers 210 parallel zur Welle 215 in einer radial exzentrischen Position, d. h. hinsichtlich der Welle 215 versetzt, absteht.
  • Eine gebogene Lasche 218 steht monolithisch vom Flansch 213 von einer Position ab, die im Wesentlichen um einen rechten Winkel bezüglich dem ersten Zahn 217 gedreht ist; die Lasche verläuft parallel zur Welle 215 und wirkt als eine Verlängerung der äußeren Struktur des Läufers 210.
  • Ein Körper 219 ist auf der Welle 215 unmittelbar am freien Ende 215a übergeformt, besitzt eine zylindrische Struktur und wird axial von der Welle 215 durchquert.
  • Der Körper 219 besitzt an der Seite, die zum Läufer 210 gerichtet ist, eine ringförmige Verlängerung 220, die axial liegt und einen kleineren Durchmesser aufweist und ebenso mit einer starren Kupplung durch einen entsprechende Abschnitt der Welle 215 durchquert wird.
  • Ein zweiter Zahn 221 steht vom Körper 219 ab, verläuft parallel zur ringförmigen Verlängerung 220 und ist exzentrisch in einer radialen Position, d. h. bezüglich der Welle 215 des Läufers 220 versetzt, angeordnet.
  • Der äußere Lauf, der durch den zweiten Zahn 221 infolge der Drehung der Welle 215 und des Körpers 219, der daran starr gekoppelt ist, abgedeckt wird, behindert insbesondere nicht die gebogene Lasche 218, die starr an den Läufer 210 gekoppelt ist.
  • Die Antriebskupplung 216 umfasst ein ringförmiges Element 222, das aus einem elastomeren Material wie etwa Gummi gefertigt ist, umgibt in zusammengebautem Zustand die Verlängerung 220 und besitzt insbesondere einen ersten radialen Mitnehmer 223 und einen zweiten radialen Mitnehmer 224, die an den Enden des zweiten Zahnes 221 angeordnet sind.
  • Ein freitragendes Element 232 steht insbesondere vom zweiten radialen Mitnehmer 224 ab und liegt am Rand nahe der zylindrischen Wand, schematisch durch die Bezugsziffer 233 bezeichnet, eines Gehäuses des Läufers 210.
  • Während der Hauptteil, der außen vom ersten radialen Mitnehmer 223 eingenommen wird, nicht die gebogene Lasche 218 behindert, die im Wesentlichen die Verlängerung der äußeren Struktur des Läufers 210 ist und nicht mit der zylindrischen Wand des Gehäuses, schematisch durch die gestrichelte Linie 233 gezeigt, zusammenstößt, erweitert sich auf diese Art und Weise die Gesamtgestalt des zweiten Mitnehmers 224, gebildet durch das freitragende Element 232, beginnend vom Bereich unmittelbar am zweiten Zahn 221 bis er mit der Wand 233 des Gehäuses zusammenstößt.
  • Das freie Ende 215a der Welle 215, das starr an die Arbeitspartie gekoppelt ist, das beispielsweise durch das geflügelte Schaufelrad eines wegen Vereinfachung nicht in den Figuren gezeigten Umwälzers aufgebaut wird, wird durch ein schalenförmiges Element 226 getragen, an dessen Boden sich ein Loch befindet, das durch das freie Ende 215a durchquert wird.
  • Ein Längslager 227, das die axialen Vibrationen absorbiert, und ein Gleitlager, durch die Bezugsziffer 228 bezeichnet und vom per se bekannten Typ, sind innerhalb des schalenförmigen Trägerelements 226 angeordnet.
  • Wenn der Läufer 210 beginnt, werden der erste Antriebszahn 217 und die gebogene Lasche 218 umgedreht, zusammen mit dem Flansch 213, der starr mit dem Läufer 210 gekoppelt ist, in einer Richtung, die von der ursprünglichen Orientierung des magnetischen Feldes abhängt.
  • Wenn die Drehrichtung derart ist, dass der erste Antriebszahn 217 zum Aufliegen auf den ersten radialen Mitnehmer 223 gebracht wird, wird auch der zweite Zahn 221 direkt angetrieben, der tatsächlich zwischen dem ersten radialen Mitnehmer 223 und dem zweiten radialen Mitnehmer 224 eingeschlossen ist, wodurch sich der Körper 219 ebenso dreht und demgemäß sich die Welle 215 dreht, an dem die Arbeitspartie angeschlossen ist.
  • Die gebogene Lasche 218 wird tatsächlich zwischen dem zweiten radialen Mitnehmer 224 und der zylindrischen Wand 223 des Gehäuses eingekeilt, gerade vor dem Kontakt zwischen dem ersten Zahn 217 und dem ersten Mitnehmer 223, wodurch das freitragende Element 222 von ihr weg bewegt wird, um so Kontakte und folgende Reibung zu verhindern.
  • Anders herum, wenn die Drehrichtung des ersten Zahns 217 derart ist, dass er zum Aufliegen auf dem zweiten radialen Mitnehmer 224 kommt, wird der Mitnehmer folglich einem Schub nach außen unterworfen, der das freitragende Element 232 gegen die zylindrische Wand 233 des Gehäuses weitet, wodurch eine beträchtliche Reibung zwischen den sich bewegenden Teilen infolge des großen Reibungskoeffizienten des ringförmigen Elements 222 erzeugt wird, das aus einem Elastomer gefertigt wurde.
  • Es ist bemerkenswert, dass auf Grund der Struktur der Kupplung 216, wenn die Drehrichtung nicht die beabsichtigte ist, das Ergebnis eine schnelle und meistens leise Geschwindigkeitsverminderung und Blockierwirkung ist.
  • Es ist auch bemerkenswert, dass wenn der erste radiale Mitnehmer 223, der vom ersten Zahn 217 angestoßen wird, den zweiten Zahn 221 entsprechend mit dreht, er eine stoßabsorbierende Funktion ausübt, die jeden Aufprall und folglich Lärm dämpft.
  • In der Praxis ist festgestellt worden, dass das angestrebte Ziel und die Aufgaben der vorliegenden Erfindung erreicht bzw. gelöst worden sind.
  • Diese Erfindung ist zahlreichen Modifikationen und Variationen zugänglich, die sich alle innerhalb des Umfangs des erfinderischen Konzepts befinden.
  • Alle Details können desweiteren durch andere technisch äquivalente Elemente ersetzt werden.
  • In der Praxis können die verwendeten Materialien, so lange sie mit der eventuellen Verwendung, ebenso wie mit den Abmessungen, kompatibel sind, irgend eines gemäß den Erfordernissen sein.
  • Die Offenbarungen in der Italienischen Patentanmeldung Nr. PD98 A000003, auf die sich die Priorität dieser Anmeldung stützt, sind hierin zum Verweis enthalten.
  • Wo technischen Merkmalen, die in irgend einem Anspruch erwähnt werden, Bezugszeichen folgen, sind diese Bezugszeichen nur für den einzigen Zweck der größeren Verständlichkeit der Ansprüche eingefügt worden und demgemäß haben solche Bezugszeichen keine beschränkende Wirkung auf die Interpretation eines jeden Elements, das beispielsweise durch solch ein Bezugszeichen identifiziert worden ist.

Claims (16)

  1. Richtungsabhängige Antriebskupplung (30, 116, 216) zwischen dem Läufer (14, 110, 210) eines Synchronmotors mit Permanentmagneten und einer Arbeitspartie (24, 115) umfassend: wenigstens einen ersten exzentrischen Antriebszahn (31, 31a, 120, 217), der starr an ersterem, dem Läufer oder der Arbeitspartie (14, 210, 117), gekoppelt ist, zwischen denen Bewegung zu übertragen ist; einem Element (33, 119, 222), das richtungsabhängige Bewegung erlaubt, das wenigstens ein freitragendes Element (36, 121, 232) am Rand nahe der zylindrischen Wand angeordnet aufweist, deren Gestalt es teilweise folgt, wobei die Wand von einem Gehäuse (25, 111, 233) gebildet wird, in dem der Läufer (14, 110, 210) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (25, 111, 233) beim Anfahren hinsichtlich der motorisierten Komponenten (14, 110, 210) bewegungslos ist; und wenigstens einen zweiten exzentrischen Zahn (40, 127, 221), der starr am zweiten, dem Läufer oder der Arbeitspartie (29, 110, 219), zwischen denen Bewegung zu übertragen ist, in einer solchen Position gekoppelt ist, dass der Lauf zwischen dem Läufer (14, 110, 210) und der Arbeitspartie (24, 115) den zweiten Zahn (40, 127, 210) veranlasst, in einer ersten Drehrichtung mit dem ersten Zahn (31, 31a, 120, 217) zusammenzuwirken und in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung mit dem freitragenden Element (36, 121, 232) zusammenzuwirken, einen radialen Schub nach Außen erzeugend, der das freitragende Element gegen die zylindrische Wand biegt, es dadurch blockierend, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (33, 119, 222), das eine richtungsabhängige Bewegung erlaubt, wenigstens ein freitragendes Element (36, 121, 232) aufweist, als eine separate Komponente zwischen dem Läufer und der Arbeitspartie (14, 210, 117) vorgesehen ist und aus einem elastomeren Material gefertigt ist.
  2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein freitragendes Element (36) umfasst, das von einem ringförmigen Element (33) absteht, welches das Element aufbaut, das die richtungsabhängige Bewegung erlaubt, welches zur Bewegungsübertragung an den ersten Zahn (31) gekoppelt ist.
  3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Element (33) radial innen hinsichtlich dem ersten exzentrischen Zahn (31) angeordnet ist und zwei Mitnehmer (34, 35) besitzt, die an dessen beiden Seiten angeordnet sind, wobei das freitragende Element (36) monolithisch mit einem (34) der Mitnehmer ist und davon absteht.
  4. Kupplung nach Anspruch 1, wobei das freitragende Element (36), bei Drehung in der zweiten Drehrichtung, mit einem seiner Abschnitte (37, 38) zwischen dem zweiten Zahn (40) und der Wand liegend angeordnet ist.
  5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zahn (31) starr an den Läufer (14) des Motors gekoppelt ist und dass das freitragende Element (36) zur Bewegungsübertragung an den ersten Zahn (31) gekoppelt ist, wobei die zylindrische Wand starr an die Arbeitspartie (24) gekoppelt ist.
  6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zahn (40) monolithisch an ein geflügeltes Schaufelrad (29) gekoppelt ist, das als Pumpe wirkt und einem geflügelten Schaufelrad (27, 28) gegenüber liegt, das als Turbine wirkt und starr an die Wand gekoppelt ist, da es zusammen mit der Wand Teil eines drehbaren hermetischen Gehäuses (25) ist, in dem der Läufer (14) angeordnet ist.
  7. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das freitragende Element (121) monolithisch mit dem ersten Zahn (120) ist.
  8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zahn (120) starr an die Arbeitspartie (115) gekoppelt ist und der zweite Zahn (127) starr an den Läufer (110) gekoppelt ist.
  9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitspartie (115) eine Nabe (117) aufweist, die ein ringförmiges elastomeres Element (119) trägt, von dem der erste Zahn (120) radial absteht, das ringförmige Element (119) das freitragende Element (121) trägt, das starr daran gekoppelt ist und am Rand nahe der zylindrischen Wand einer röhrenförmigen Kammer (111) liegt, in welcher der Läufer (110) plaziert ist und die Teil der Trägerstruktur des Läufers (110) ist.
  10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zahn (127) monolithisch mit dem Läufer (120) ist.
  11. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Element innen mit Einkerbungen (123) versehen ist, die komplementär zu Einkerbungen (124) der Nabe (117) gestaltet sind, die angepasst sind, um das ringförmige Element (119) starr an die Nabe (117) für eine aneinander stoßende Drehung zu koppeln, das ringförmige Element (119) auch mit axialen Aushöhlungen (125) versehen ist, die Sitze zum Positionieren erhabener Abschnitte (126) der Nabe (117) zum konekten Positionieren und axialen Fixieren ausbauen.
  12. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das freie Ende des freitragenden Elements (36, 121) im Wesentlichen keilförmig ist.
  13. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ringförmigen elastomeren Element (33a) und der einen (14, 31a) der zwei Komponenten, die beim Anlaufen miteinander in einer Relativbewegung sein können, an der Seite, die der korrekten Drehrichtung entspricht, Teile (37a, 38a) vorhanden sind, die über einem vorgegebenen Winkel in Gleitkontakt stehen, um so eine Reibungswirkung zu liefern, um den Anlaufaufprall zu dämpfen.
  14. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, der vom ersten Zahn (31a) abgedeckt wird, kleiner ist, als der winkelige Raum zwischen den Mitnehmern (34a, 35a), die von dem ringförmigen Element (33a) abstehen, um so eine reibungsgesteuerte Relativbewegung beim Anlaufen zu liefern.
  15. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zahn (217) starr an den Läufer (210) des Motors gekoppelt ist und der zweite Zahn (221) an die Arbeitspartie gekoppelt ist, eine gebogene Lasche (218) vom Läufer (210) absteht, an den sie starr gekoppelt ist, von einer Position, die hinsichtlich des ersten Zahns (217) gedreht ist, die Lasche (218) eine Verlängerung der äußeren Struktur des Läufers (210) bildet und sich selbst zwischen dem freitragenden Element (232) und der zylindrischen Wand (233) einkeilt, wenn der erste Zahn (217) den zweiten Zahn (221) antreibt, der an die Arbeitspartie gekoppelt ist, um so jeden Kontakt zu verhindern, die zylindrische Wand (233) hinsichtlich der motorisierten Komponente (210) fixiert wird.
  16. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (25), in dem der Läufer (14) angeordnet ist, in Hinblick auf den Ständer (11) fixiert ist.
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