DE853308C

DE853308C - Electric motor, in particular AC induction motor

Info

Publication number: DE853308C
Application number: DEF5247A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-12-15
Filing date: 1950-12-15
Publication date: 1952-10-23

Description

Elektromotor, insbesondere Wechselstrom-Induktionsmotor Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor, insbesondere einen Wechselstrom-Induktionsmotor. Sie hat sich die Aufgabe gestellt, bei solchen Motoren ein kräftiges Anzugsmoment zu schaffen, wodurch der Motor in die Lage versetzt werden soll. unter Last anzulaufen. Dieses Ziel ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Rotor frei drehbar und axial verschiebbar auf der Rotorwelle lagert und zwischen Rotor und Welle eine ein- und ausrückbare Kupplung vorgesehen ist derart, ciaß bei Stillstand des Rotors dieser unter gleichzeitiger Entkupplung von der Welle wenigstens zum Teil aus dem Stator herausbewegbar ist, während er anderseits nach dem Einschalten des Stromkreises unter Ausnutzung des magnetischen Statorfeldes in den Stator rückführbar ist, wobei die Kupplung wieder eingerückt wird. Durch diese sinnreichen Maßnahmen wird erreicht, daß beim Einschalten des Stromkreises der aus dem Stator herausgeführte und von der Rotorwelle entkuppelte Rotor zunächst frei auf der Welle laufend in Umdrehung versetzt, durch das Statormagnetfeld in den Stator hineingezogen und erst bei dieser Axialbewegung mit der Welle gekuppelt wird. Dadurch erhält der Rotor bereits ein gewisses Drehmoment, ehe er die Welle mitnimmt, wodurch das erforderliche Anzugsmoment gegeben ist.Electric motor, particularly AC induction motor The invention relates to an electric motor, particularly an AC induction motor. It has set itself the task of creating a strong torque for such engines to create, whereby the engine is to be enabled. to start under load. This goal is achieved according to the invention essentially in that the rotor freely rotatable and axially displaceable on the rotor shaft and between the rotor and shaft an engageable and disengageable clutch is provided such that ciaß at standstill of the rotor this with simultaneous decoupling from the shaft at least to Part can be moved out of the stator, while it is on the other hand after switching on of the circuit can be traced back into the stator using the magnetic stator field the clutch is re-engaged. With these ingenious measures it is achieved that when the circuit is switched on, the lead out of the stator and the rotor decoupled from the rotor shaft initially running freely on the shaft in Rotation, drawn into the stator by the stator magnetic field and only is coupled with the shaft during this axial movement. This gives the rotor already a certain torque before it takes the shaft with it, whereby the required Tightening torque is given.

Bei lltotoren mit aufrechter Welle kann zum Herausführen des Rotors aus dem Stator die Schwerkraft benutzt werden. Das Statormagnetfeld hebt dann den Rotor so weit an, daß er in Statormitte schwebt und die Kupplung mit der `'Felle eingerückt ist.In the case of oil motors with an upright shaft, the rotor can be pulled out gravity can be used from the stator. The stator magnetic field then lifts the Rotor so far that it floats in the middle of the stator and the coupling with the '' skins is indented.

Bei Motoren mit liegender Welle, bei denen die Schwerkraft nicht ohne weiteres zum Herausführen des Rotors aus dem Stator benutzt werden kann, cinlifiehlt es sich; den Rotor durch einen Kraftspeicher im Sinne der Entkupplungsbewegung zu belasten. Ein solcher Kraftspeicher kann auch dann Anwendung finden, wenn bei aufrechter Rotorwelle der Rotor entgegen der Schwerkraft zwecks Entkupplung und Herausführung aus dem Stator angehoben werden soll.For motors with a lying shaft, where gravity cannot be avoided further can be used to lead the rotor out of the stator, cinli steals it is; the rotor by an energy store in the sense of the uncoupling movement burden. Such an energy store can also be used when in an upright position Rotor shaft the rotor against gravity for the purpose of decoupling and leading out to be lifted out of the stator.

In den Fällen, in denen die Kraft des Statormagnetfeldes allein nicht ausreicht, den Rotor in den Stator zurückzuführen, beispielsweise bei schweren Rotoren oder bei kräftigen Entkupplungsfedern, kann die magnetische Kraftwirkung unterstützt werden, indem der Rotor mit einer vorzugsweise schraubengangförmigen Hubkurve versehen ist, die im Zusammenwirken mit einem Vorsprung der Rotorwelle beim freien Anlaufen des Rotors diesen im Sinne des Rückführens in den Stator, d. h. im Sinne des Kuppelns mit der Welle, axial verschiebt.In those cases where the force of the stator magnetic field alone is not is sufficient to return the rotor to the stator, for example in the case of heavy rotors or with strong decoupling springs, the magnetic force can be supported by providing the rotor with a preferably helical lift curve is that in cooperation with a projection of the rotor shaft when starting freely of the rotor this in the sense of returning it to the stator, d. H. in the sense of coupling with the shaft, shifts axially.

Zur Vermeidung von Stößen beim Verschieben des Rotors, insbesondere bei Ausnutzung der Schwerkraft, kann der Rotor durch Dämpfungsmittel, beispielsweise kleine Dämpfungsfedern, abgefangen werden.To avoid bumps when moving the rotor, in particular when the force of gravity is used, the rotor can be dampened by damping means, for example small damping springs to be intercepted.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt Fig. i einen schematischen Querschnitt durch einen 1?lektromotor nach der ersten Ausführungsform und Fig. 2 eine der Fig. i entsprechende Darstellung einer etwas abgewandelten Ausführung, wobei der Rotor in Ansicht gezeigt ist.In the drawing, the subject matter of the invention is shown in two exemplary embodiments shown. FIG. 1 shows a schematic cross section through an electric motor according to the first embodiment and FIG. 2 shows a representation corresponding to FIG a slightly modified version, the rotor is shown in view.

Der dargestellte Motor ist ein Wechselstrom-Induktionsmotor. In einem Motorgehäuse 3 ist auf Kugellagern d eine Welle 5 drehbar gelagert, die an einer Seite aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Auf der Welle 5 lagert frei drehbar und axial verschiebbar der Rotor 6, der in an sich bekannter Weise vom StatoT 7 umgeben ist.The motor shown is an AC induction motor. In one Motor housing 3 is rotatably mounted on ball bearings d a shaft 5, which on a Side is led out of the housing. On the shaft 5 is supported freely rotatable and The rotor 6 is axially displaceable and is surrounded by the StatoT 7 in a manner known per se is.

Bei der Ausführungsform nach Fig. i hat der Motor eine aufrecht stehende Rotorwelle 5. Unterhalb des verschiebbaren Rotors 6 ist auf der Welle ein Bund 8 od. dgl. vorgesehen, der zur Abstützung einer schwachen Schraubenfeder g dient, die sich mit ihrem oberen Ende an der unteren Stirnfläche des Rotors 6 abstützt. Der Rotor sinkt im Stillstand unter seinem Eigengewicht, also unter Ausnutzung der Schwerkraft, so weit nach unten, daß er teilweise aus dem Stator 7 nach unten heraustritt. Die obere Stirnfläche des Rotors 6 trägt einen axial gerichteten Kupplungsstift io, der mit einem entsprechenden, im wesentlichen radial gerichteten Kupplungszapfen i i der Rotorwelle 5 zusammenwirkt.In the embodiment according to FIG. I, the motor has an upright position Rotor shaft 5. Below the displaceable rotor 6 there is a collar 8 on the shaft or the like. Provided, which serves to support a weak helical spring g, which is supported with its upper end on the lower end face of the rotor 6. At a standstill, the rotor sinks under its own weight, i.e. using the Gravity, so far down that it partially emerges from the stator 7 downwards. The upper end face of the rotor 6 carries an axially directed coupling pin io, the one with a corresponding, essentially radially directed coupling pin i i of the rotor shaft 5 cooperates.

Die Wirkungsweise des Motors ist folgende: Es sei angenommen, der Rotor 6 stehe in der in Fig. i gezeigten Stellung, d. h. so, daß er zum Teil nach unten aus dem Stator 7 heraustritt. Wird nun der Statorstromkreis eingeschaltet, dann beginnt der Rotor, sich frei auf der Welle 5 zu drehen. Zugleich aber zieht das beim Einschalten entstehende mal;netische Statorfeld den Rotor nach oben, bis dieser etwa in der Mitte des Stators läuft. Bei dieser Aufwärtsbewegung kommt der Kupplungsstift to des Rotors 6 in Anlage an den Kupplungszapfen ii der Rotorwelle 5, wodurch diese tnit dem Rotor auf Mitdrehen gekuppelt wird. Die Rotorwelle 5 wird also erst dann vom Rotor 6 mitgenommen, wenn dieser ein gewisses Drelnnoment hat. Es genügt im allgemeinen bereits, wenn der Rotor eine Umdrehung gemacht hat, ehe die Kupplung eingerückt wird.The mode of operation of the motor is as follows: Assume that the The rotor 6 is in the position shown in FIG. H. so that he is partly after emerges from the bottom of the stator 7. If the stator circuit is now switched on, then the rotor begins to rotate freely on the shaft 5. But at the same time pulls the mal; netic stator field generated when switching on the rotor upwards until this runs roughly in the middle of the stator. With this upward movement comes the Coupling pin to of the rotor 6 in contact with the coupling pin ii of the rotor shaft 5, as a result of which it is coupled to rotate with the rotor. The rotor shaft 5 is so only then taken along by the rotor 6 when it has a certain torque. It is generally sufficient if the rotor has made one revolution before the clutch is engaged.

Beim Abschalten des Stromes fällt der Rotor infolge Zusammenbrechens des magnetischen Feldes unter seinem Eigengewicht nach unten, wobei die Kupplung selbsttätig ausrückt. Die zwischen Bund 8 und Rotor 6 eingeschaltete Feder 9 hat dabei die Aufgabe, die Fallbewegung des Rotors aufzufangen und zu dämpfen.When the current is switched off, the rotor falls as a result of collapse of the magnetic field under its own weight downwards, the clutch disengages automatically. The spring 9 connected between the collar 8 and the rotor 6 has the task of absorbing and damping the falling motion of the rotor.

Bei größeren Motoren finit schwererem Rotor reicht unter Umständen die Kraft des magnetischen Feldes nicht aus, um den Rotor in den Stator hineinzuziehen. In diesem Falle kann eine Anordnung verwendet werden, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. Die Gesamtanordnung und Ausbildung des Motors entspricht dabei im allgemeinen der der Fig. i.For larger motors, finitely heavier rotor may be sufficient does not use the force of the magnetic field to pull the rotor into the stator. In this case, an arrangement such as that shown in FIG Fig. 2 is shown. The overall arrangement and design of the engine corresponds generally that of FIG.

An der unteren Stirnfläche des Rotors 6 ist hier eine ringförmige, nach Art eines Schraubenganges ansteigende Hubkurve 12 vorgesehen, die mit einem Vorsprung, z. B. einem Zapfen 13 der Rotorwelle 5, zusammenwirkt. Beim 1?inschalten des Statorstromkreises beginnt zunächst wieder der Rotor 6, sich frei auf Welle 5 zu drehen. Dabei läuft die Idubkurve 12 in der Weise an dem Zapfen 13 der noch stillstehenden RotorNvelle 5 entlang, daß infolge der Steigung der Hubkurve der Rotor 6 angehoben wird. Im Zusammenwirken mit der Kraft des magnetischen Statorfeldes wird so wieder der Rotor bei seiner anfänglichen Drehung angehoben, bis er inmitten des Stators schwebt und sich in der vorbeschriebenen Weise mit der Welle kuppelt. Beim Abschalten des Stromes fällt dann der Rotor aus dem Stator heraus, wobei der Zapfen 13 wieder an die tiefste Stelle der Hubkurve 12 gelangt. Zur Unterstützung dieser Rotorverschiebung kann ein zusätzlicher, die Schwerkraft unterstützender Kraftspeicher vorgesehen sein.On the lower end face of the rotor 6 there is an annular, in the manner of a screw thread rising cam 12 provided with a Projection, e.g. B. a pin 13 of the rotor shaft 5, cooperates. Switch on at 1? of the stator circuit, the rotor 6 begins again to move freely on the shaft 5 to rotate. The Idub curve 12 runs in the manner on the pin 13 of the still stationary RotorNvelle 5 along that due to the slope of the lift curve of the Rotor 6 is raised. In cooperation with the force of the magnetic stator field the rotor is raised again in its initial rotation until it is in the middle of the stator floats and is coupled to the shaft in the manner described above. When the current is switched off, the rotor falls out of the stator, whereby the Pin 13 reaches the lowest point of the lifting curve 12 again. For support This rotor displacement can be an additional one that supports the force of gravity Be provided energy storage.

Unter Umständen empfiehlt es sich, den Kupplungsstift io des Rotors 6 schwach zur Rotorachse zu neigen, und zwar derart, daß durch die Neigung des Stiftes beim Zusammenwirken mit dem Kupplungszapfen i i der Welle 5 eine Hubkraft erzeugt wird, die das Bestreben hat, den Rotor hoch zu halten.It may be advisable to use the coupling pin io of the rotor 6 to incline slightly to the rotor axis, in such a way that by the inclination of the pin when interacting with the coupling pin i i of the shaft 5 generates a lifting force who tries to keep the rotor high.

Die in Fig.2 gezeigte Ausführung eignet sich auch für Motoren mit im Sinne des Entkuppelns nach oben aus dem Stator herauszubewegenden Rotor, vorzugsweise bei nach unten aus dem Gehäuse heraustretendem Wellenstumpf. .In diesem Falle wäre an Stelle der Schwerkraft ein Kraftspeicher vorzusehen, der den Rotor anhebt und ihn aus dem Bereich des Stators wenigstens teilweise herausführt. Dieser Kraftspeicher kann eine Druck- oder Zugfeder sein, die so stark zu bemessen ist, daß sie den Rotor zuverlässig aus dein Stator herauszulieben in der Lage ist. Hierbei ist die Unterstützung der IIewegutig des Rotors in den Stator hinein,' d. h. im Sinne des Kuppelns, mit Hilfe einer Hubkurve 12 von besonderem Vorteil, da die Hubfeder im allgemeinen so stark ist, daß die Kraft des Magnetfeldes allein nicht ausreicht, den Rotor nach unten in den Statur liiueinzuziehen.The version shown in Fig.2 is also suitable for motors with rotor to be moved upwards out of the stator in the sense of uncoupling, preferably with the stub shaft protruding downward from the housing. In this case it would be to provide an energy store in place of gravity, which lifts the rotor and at least partially leads it out of the area of the stator. This energy store can be a compression or tension spring, which is to be dimensioned so strong that it drives the rotor to love reliably out of your stator be able to. Here is the support of the rotor into the stator, 'd. H. in the In the sense of coupling, with the help of a lift cam 12 of particular advantage, since the lift spring is generally so strong that the force of the magnetic field alone is not sufficient, to retract the rotor down into the stature.

Der erfindungsgemäße Elektromotor kann außer finit aufrechter Welle natürlich auch mit liegender \\'elle ver@vendet werden. In diesem Falle ist eine =\tisfiilit-ung nach Fig. i nicht möglich, da die Schwerkraft deu Rotor in einer im wesentlichen waagerechten Richtung nicht ohne weiteres zu verschieben in der Lage ist. Es genügt jedoch, eine der Fig. t entsprechende Anordnung zu wählen, bei der an Stelle der Schwerkraft ein Kraftspeicher, z. ß. eine 1, eder, vorgesehen ist, die den Rotor im Stillstand aus <lein Bereich des Stators herausbewegt. In dieseln Falle kann die Feder so bemessen sein, dal.l das Maguetfeld ausreicht, die Rotorriickführutig zwecks Kupplung mit der Welle herbeizuführen. \\'ird der Kraftspeicher dagegen so stark bentesseii, claß die Kraft des Nfagnetfeldes allein nicht ausreicht, dann kann mit Vorteil die Anordnung dis Nfotc»rs nach Fig. 2 angewendet werden, bei der die Kt aft des Magnetfeldes durch die Wirkung der lItibkurve unterstützt wird.The electric motor according to the invention can also have a finite upright shaft can of course also be used with a lying \\ 'elle. In this case there is one = \ tisfiilit-ung according to Fig. 1 not possible, since the force of gravity deu rotor in a not readily shift in the essentially horizontal direction Location is. However, it is sufficient to choose an arrangement corresponding to FIG instead of gravity, an energy store, e.g. ß. a 1, eder, provided which moves the rotor out of the area of the stator when it is at a standstill. In this case the spring can be dimensioned so that the magnetic field is sufficient, the rotor return lead for the purpose of coupling with the shaft. \\ 'will the The energy store, on the other hand, is so strongly bent that the force of the magnetic field alone is not sufficient, then the arrangement of the Nfotc »rs according to FIG. 2 can advantageously be used in which the force of the magnetic field is supported by the effect of the lib curve will.

\\'ie be,-eits erwiihnt, sind die dargestellten t\usführungen nur beispielsweise Verwirklichungen der I?rfitidtitig und diese nicht darauf beschränkt, vielinelir sind iiocli mancherlei andere Ausführungen und .\ilwcudungen utiiglich. So könnte die Kupplung zwischen Rotor und Rotorwelle altweichend ausgebildet sein. Bei der dargestellten Kupplung kiitttite der Kupplungsstift io des Rotors 6 gewünschtenfalls an seinem Ende schwach gekrümmt sein, um bei aufrechter Welle 5 den Rotor wenigstens teilweise in der angehobenen Stellung zu halten, d. h. uni das Magnetfeld beim Halten des Rotors in dei- Schwelmstellung ztt entlasten.On the one hand, mentioned, the presented statements are only for example realizations of the irfititig and this is not limited to In many cases, various other designs and assumptions are necessary. The coupling between the rotor and the rotor shaft could be designed differently. In the illustrated coupling, the coupling pin of the rotor 6 kiitttite if desired be slightly curved at its end to at least the rotor when the shaft 5 is upright hold partially in the raised position, d. H. uni the magnetic field when holding Relieve the rotor in the smoldering position.

Claims

PATENT CLAIMS: t. Electric motor, in particular alternating current-Llitlill <tiotisntotor. characterized in that the rotor (6) is freely rotatable and axially displaceable the rotor shaft (5) and between the rotor and the rotor shaft there is a coupling (io, i i) is provided in such a way that the rotor is at a standstill with simultaneous uncoupling is at least partially movable out of the stator (j) by the rotor shaft, according to on the other hand, when the circuit is switched on, utilizing the force of the stator magnetic field is returned to stature, coupling itself with the shaft.

2nd engine according to claim i, characterized in that when the rotor shaft (5) is upright the motor movement in the sense of uncoupling is effected by gravity.

3. Motor according to claim i, characterized by the arrangement of the rotor (6) in the sense of a decoupling movement onerous energy storage. I.: Motor according to claim i, characterized in that the rotor (6) has a preferably helical lift curve (i2) which, in cooperation with a projection (i3) provided on the rotor shaft (5), when the rotor moves relative to the shaft The rotor moves axially in the sense of being fed back into the stature. ;. Motor according to claim i, characterized in that the coupling is formed from a coupling pin (ii) extending essentially radially to the rotor shaft (5) and connected to it and a generally axially extending counter-coupling pin (io) connected to the rotor (6) . 6. Motor according to claim 5, characterized in that the coupling pin (io) of the rotor (6) extends at such an angle to the rotor axis <(1ettei "t that in cooperation with your coupling pin (ii) of the shaft (5) a force which loads the rotor in the sense of returning it to the stator (7).;. Motor according to claim 5, characterized in that, especially when the rotor shaft (5) is upright, leave the coupling pin (io) of the rotor (6) at its end gekrttmmt is slightly hook-shaped. motor according to claim 2, characterized by the involvement of the falling movement rles rotor damping means, preferably a rotor disposed below the Dä mpfungsfeder.