DE890983C - Aus einem Elektromotor und einer Fliehkraftkupplung bestehende Antriebsgruppe - Google Patents

Aus einem Elektromotor und einer Fliehkraftkupplung bestehende Antriebsgruppe

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DE890983C
DE890983C DEP34200D DEP0034200D DE890983C DE 890983 C DE890983 C DE 890983C DE P34200 D DEP34200 D DE P34200D DE P0034200 D DEP0034200 D DE P0034200D DE 890983 C DE890983 C DE 890983C
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    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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Description

  • Aus einem Elektromotor und einer Fliehkraftkupplung bestehende Antriebsgruppe -Die Erfindung bezweckt, eine aus einem Elektromotor, insbesondere einem Induktionsmotor, und einerFliehkraftkupplung bestehendeAntrieb.sgruppe so auszubilden, @daß sie für kraftaufnehmende Maschinen von großem Trägheitsmoment vorteilhaft geeignet ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, Üaß @die Kupplung dieser Antriebsgruppe unter Verwendung eines pulverförmigen: Übertragungskörpers- so ;auis:gestattet und (der Elektromotor derart bemessen wird, daß die Kupplung das durch sie vom Motor aus auf die anzutreitbenrde Maschine übertragene Anzugsmoment auf durch die jeweilige Motordroohzahl'be@dingte gegebene Höchstwerte beschränkt und das vom Motor entwiekelte@, mit dessen Drehzahl zunehmende Anzugsmoment zunächst (das normale Wirderstandsmomient der anzutreibenden Maschine unterschreitet und bei .der Drehzahl, die einem dem Wiiders.tandsmomentdieser Maschine gleichkommenden Höc stwert des von,der Kupplung übertragbaren - Anzugsmoments - entspricht, diesen Höchstwert überschreitet.
  • Die bei der Antriebsgruppe nach-,der Erfindung vorgesehene Fliehkraftpulverkuppl:ung besteht vorzugsweise aus zwei Reihen kreisrunder gleichachsiger, mit Abstand paralleler Scheiben, von denen die eine mit dem Läufer des elektrischen Motors und die andere mit ider Ansehluißwelle für die anzutreirbende Marschine fest verbunidien ist; und aus einem die Scherben umgebenden, mit d er einen Scheibenreihe umlaufenden Gehäiuse sowie aus einem zwischen den Scheiben in Idas Gehäuse eingeführten kraftübertragenden Zwischenkörper raus pulverförmigem Stoff, wie z. B. Graphit, Talk oder einem anderen, die erforderlichen Schmier- und Wärme- sowie Kupplungselgenschaften Stoff. Das von dieser Fliehkraftpulverkupplung vom Motor aus auf die anzutreibende Maschine übertragbare Anzugsmoment wird auf einen dem Quadrat der jeweiligen Drehzahl des. Motors- proportionalen Höchstwert beschränkt.
  • Unterschreitet bei einer gegebenen Drehzahl dies vom Motor entwickelte Antriebsmoment ' den Höchstwert, den idie Kupplung ,beidieser Drehzahl zu übertragen imstande ist, so verhält sich idie erfindungsgemäß angewendete Fliehkraftpulverknpplung wie irgendeine -starre cader federnde Kuppl#ung, d. h. sie überträgt das Drehmoment des Motors, ohne d!aßdabei ein Gleiten mit,den dadurch bedingten Energieverlusten zwischen den gekuppelten Wellen stattfrnfdet. Überschreitet dagegen das Antriebsmoment des: Motors das bei ider N5 - treffenden Drehzahl von der Kupplung als Höchstwert übertragbare Moment,dann tritt zwischen den beiden Wellen ein entsprechendes Gleiten ein. Darüber hinaus führt der Motor, da unter @diesen Verhältnissen; ein Gleichgewichtszustand zwischen treibender und angetriebener Maschine nicht mehr vorhanden ist, eine beschleunigte Bewegung aus, durch. die seine Drehzahl gesteigert wird. Diese Drehzahlsteigerung bedingt jedoch. zugleich eine Steigerung des höchsten von der Kupplung übertragbaren Moments, das schließlich dem Antriebsmoment gleichkommt.
  • In dem Augenblick, wo dies ,geschieht, ist die Drehzahl der angetriebenen Wellte im allgemeinen kleiner als die Geschwindigkeit der Antriebswelle, d. h. es findet ein Gleiten der Kupplung statt, und das übertragbare Drehmomenrantriebsmoment ist dem Widerstandsmoment der angetriebenen Maschine überlegen. Deshalb ergebt sich in der Folge zwar ein Gleichgrewichtiszu@staind bei der Antriebsmaschine, aber nicht beiderangetriebenen Maschine, die daher ihren Gang ibeschleunigt, um auf idie Drehzahl ider antreibenden Welle zu kommen. Das Gleiten setzt bei Erreichen dieserDrehzahl ,aus, die während __ dieser Phase unverändert bleibt. Ist einmal das Gleiten beseitigt, so beschleunigen die antreibende und die angetriebene Maschine zusammen ihren Gang und nehmen gleichzeitig jene Drehzahl an, bei der zwischen Antriebs- und Widergtandsmoment Gleichgewicht :unabhängig von rdem Vorhandensein, ,der Fliehkraftkupplun:g herrscht, deren Verhalten jetzt der Wirkungsweise einer beliebigen starren oder federnden Kupplung gleich ist. Die Fliehkraftkupplumg kann somit nur gelegentlich, d. h. wenn Gleiten von Vorteil ist, zum Gleiten kommen.
  • Die Zeichnung veranschaulicht eine erfindungsgemäß ausgebildete Antriebsigruppe sowohl in ihrer Wirkungsweise wie auch in baulichen Ausführungsbeispielen. Fig. i läßt im Kurvenbild die, die Abhängigkeit von der Motordrehzahl wiedergebenden Linien für den Ankerstrom und !das Anzuggsmoment eines normalen Drehstromiasynohronniotors mit Kurzschlußanker und:das. konstant gedachte Widerstandsmoment der anzutreibenden Maschine sowie für das höchste, seitens der Fli@ehkraftk .upplung übertragbare Moment erkennen. Für diesen Asynchronmotor und diese Kupplung zeigt Fig. 2 unter den in Fig. i für die Drehmomente angenommenen Verhältnissen den zeitlichen Verlauf ,des Anlaßvonganges-. Fig. 3, q. und 5 veranschaulichen im schematischen Längsschnitt drei Ausführungsformen einer nach ider Erfindung aus seiner Fliehkraftpulverkupplung und einem elektrischen Motor bestehenden_ Antriebsgruppe.
  • Im Kurvenbild .der Fig. i stellt idie Linie Ml das Antriebsmoment eines Drehstromasymchronmotors mit KurzseJhlußanlceer in Abhängigkeit von der Drehzahl der, während idie Gerade M2 (das. von (der Drehzahl unabhängiiggedachte Widerstandsmoment einer anzutreibenden Maschine wiedergibt. Die Kurve 12 zeugt in Abhängigkeit von der Drehzahl den Strom in den Ankerwicklungen und die Linie Mg,das höchste, durch ;die Fliehkraftkupplung bei der jeweiligen Motordrehzahl imAugenblick-des Glieitens bzw. des Gleitbeginns übertragbare Moment. Punkt A -entspricht normalen ' Betriebsverhältnssen, bei denen zwischen Antriebs- und Widerstandsmoment Gleichgewicht herrscht. Für den angenommenen Wert des Widerstandsmoments ist ein Anlassen ides Motors ohne Fliehkraftkupplung unmöglich, da das Anzugsmoment bei ruhendem Motor, wie Fig. z zeigt, d. h. im Punkt B der Kurve M1 kleiner als das. Widerstandsmoment l112 ist. Weiterhin ist aus Fig. i ersichtlich., @daß :der Strom 12 in den Ankerwicklungen- dem Strom IA unter normalen Betriebsverhältnissen bei weitem überlegen ist.
  • Nach der Erfinfdumg sind idie beeiden zur Z,u sammenanbeit beim Aid@aßvorgang bestimmten Teile, nämlich der aufs Läufer und Ständer bestehende elektrische Motor und @die vorzugsweise idurch zwei gleichachsige Scheibenreihen mit d em Motorläufer bzw. .der Anschlußwelle für die anzutreibende Maschine verbundene :und= einen kraftübertragenden pulverförmigen Zwischenkörper zwischen Iden Scheiben @aufwei:sende Flnehkraftkupplung so aus-_geführt, daß die charakteristischen Eigenschaften :des einen idurch jene dies anderen Teiles streng bedingt sind, d. h. d aß die Kupplungsabmessungen in engstem Zusammenhang mit den kennzeichnenden Merkmalen (des elektrischen Teiles Idos. Motors stehen, der (dabei je@dbch erfindungsgemäß eine Funktion zu erfüllen hat, die von der Wirkungsweise eines normalen elektrischen. Motors stark abweicht. Das seitens des Motors zu entwickelnde Ruhemoment -soll nur größer als das zur Überwindung der Trägheit umfd,der Anfangsreibung ides Läufers erforderliche Moment sein, indem bei Ruhelage und bei geringer Geschwindigkeit vom Motor aus kein Drehmoment auf @die anzutretende Welle übertragen wenden soll. Es kann dann idie Läuferwicklung .des Motors, auch bei Hochleitung, aus einer Ku.rzschluß- bzw. einer Käfigwicklung mit minimalem Läuferwiderstand bestehen, wodurch sich eine Besserung des Wi,rkungsgradieis und des Leistungsfaktors des Motors erzielen läßt.
  • Diese charakteristischen Eigenschaften des Motors entsprechen naturgemäß nicht dem Aufdhdaui eines normalen elektrischen Motors, und @die Anwendungsmöglichkeiten dieser für die Erfindung kennzeichnenden Ausführung sind für einen Motor üblioher Art nur theoretisch. Der elektrische Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Motors stimmt daher nicht mit dem elektrischen Teil einfies normalen Motorfis überein, vielmehr ruß ihm eine Berechnung und Ausarbeitung unterlegt werden, die auf den charakteristischen Eigenschaften lies durch die Fldiebkraftkupplung ge@gebenenkinetischen Teiles beruht, der seinerseits wiederum im Zusammenhang mit dem Motor selbst steht.
  • Das Verhalten (des Motors. nach rder Erfiedundg ist durch die Linnen lU g und M1 in Fig. i veranschau;-licbt. Der Anlaßvorgang erscheint dabei ohne weiteres gesichert und verläuft in der Zeit nach den in Fig. 2 wiedergegebenen Kurven, welche @die Abhängi.gkeit der Drehzahl' :n von der Zeit t darstellen. Anfangs werden gemäß der Kurve n1 der Fig. 2 nur der Motor und der mit ihm verbundene Teil der Fliehkraftkupplung in Bewegung gesetzt. Wenn die Drehzahl den Odem Punkt C in Fig. i entsprechenden Wert n, erreicht hat, wird auch (die anzutreibende Maschine nach der Kurve n2 rder Fig. 2 in Bewegung gesetzt, während der Motor seinen beschleunigten Gang ungestört fortsetzt, in @dessen. Verlauf die Drehzahl eich asymptotisch dem zu dem Punkt D der Fiig. i gehörigen Wert nD nähert. Der Motor wartet also gewissermaßen, nachdem er die Drehzahl nD angenommen hat, rdaß die anzutreibende Maschine auf dieselbe Drehzahl kommt, wonach er mit dieser zusammen die Geschwindigkeit beschileunigt und gemäß der Kurve n" -I- n2,der Fig. 2 die dem Punkt A (der Fidg. i entsprechende Drehzahl nA .und damit (die stationären, Betriebsbedingungen des Antriebs erreicht.
  • Wenn auch der in Fig. i zum Punkt B, d. h. zu dem ruhenden Motor gehörige Strom I2 viel größer als der für den Punkt A, d. h. die stationären Laufbedingunge:n, gültige Stromwert IA ist, so erlangt jedoch der Motor auf Grund (des Vorhandenseins oder Fliehkraftkupplung, ,deren Drehmoment anfangs ziemlich klein ist, und infolge des Umstandes, xiaß die Trägheit der angetriebenen Maschine zuerst nicht wirksam ist, in ganz kurzer Zeit (vgl. Kurve n1 in Fig. 2) eine höhere Drehzahl, der ein schwächerer Strom entspricht, sowie bei der außerdem eine vorteilhafte Kühlung gesichert ist. Steigt nun aber der Anilaßstrom trotz der gegebenen günstigen Bedingungen auf einen (die Sicherheit des Speisenetzes gefährdenden oder sonst unzulässig hohen Wert, was bei Hochlei(stungsmotoren nicht selten der Fall ist, so mudß @diese Stromstärker durch Herabsetzung rder den Ständer speisenden Spannung beschränkt werden. In @diesem Fall kann man eine weitere wesentliche Verminderung des Anfangsmoments wahrnehmen. Dessenungeachtet gestattet die Anwendung einer Fliehkraftkupplung, die bei Ruhelage ein Drehmoment 'gleich Null gemäß der Linie Mg in Fig, i überträgt, einen von der Art des anzutreibenden Kraftaufnehmers vollkommen unabhängigen Anlaßvorgang zu erzielen. Auf @diese Weise kann der einfache, wirtschaftliche, sichere Asynchronmotor mit Kurzsch:lußdanker durch -die Anordnung und Mitwidrkung einer Flichkdraftkupplung nach der Erfindung eine allgemein vorteilhafte Anwendung finden.
  • Bei den drei in Fig. 3, q. und 5 beispielsweise wiedergegebenen Ausführungsformen von erfinddungsge-mäß mit einer Fliehkraftpulverkupplung vereinigten elektrischen Motoren isst .innerhalb des Ständers A oder Läufer B drehbar angeordnet und zwischen; diesem und der zum Ansohliuß der .anzutreübenden Maschine ddienenden Welle D (die Fliehkraftkupplung C eingebaut. Nach Fig. 3 besteht :die Kupplung C aus einem Gehäuse io, das mit dein einen Ende dies Läufers B fest verbunden ist und- in seinem Innern eine oder mehrere kreisrunde, von seiner Wandung ausgehende und mit Abstand; parallele Scheiben 12, enthält, zwischen denen auf oder sie frei @durohquerendken Welle D weitere zueinander parallele Scheiben 14. unter Einllialtung von Zwischenräumen aufgekeidlt sind. Zwischen rden gegeneinander drehbaren Scheiben ist ein in Fig. 3 nicht (dardgestellter pulverförmiger Zwischenkörper z. B. aus, Graphit, Talk oder einem ähnlichen Stoff vorgesehen, der (das Drehmoment vorn Läufer B auf die Welle D unter der Einwirkung der Fliehkraft beim Betrieb des Motors. überträgt. Der Läufer B ist @an dem oder Kupplung iabgekehrten Ende mit eignem Wellenstumpf r6 versehen, .der in einem am Ständer A befestigten Lagerschild geführt ist, während das Kupplungsgehäuse io ,und Idas nut ihm verbundene Läuferende mittels Lagerbüchdsen an (der Welle D drehbar abgestützt sind', die ihrerseits in einem vom Ständer A ausgehenden: Laarnerscbilrd umläuft und über dieses hinausragt.
  • Der in Rig. q. dargestellte elektrische Motor weicht von der Ausführungsform nach Fidg. 3 .dadurch ab, daß ddie Welle D den Läufer B raxidal @durchquert und an beiden Eiiden je in einem mit dem Ständer A verbundenen Lager.schiIdgeführtÜt unddie aus (den Scheiben i2Q, iq.a und dem Gehäuse ioa sowie einem pulverförmigen Zwischenkörper bestehende Fliehkraftkuppl:ung C sich an der von dem vorstehenden Ende: der Welle D abgewendeten Seite des Läufers B befindet. Fig. 5 bringt eine Weüterbidldung der Bauart nach Fig. q., die darin besteht, (ddaß (die Fliehkraftkuppl.ung C innerhalb dies. von der Welle D durchsetzten Läufers B angeordnet isst, indem ,das an beiden Endgen (drehbar auf der Welle D abgestützte Kuppldundgsigehäüse Job, das die- teils mit ihm und telLs, mit der Welle D verbundenen, Scheiben J2b und iqP und des nicht dargestellten pulverförmigen Zwischenkörpers umschließt, auf seiner zylindrischen Umfläche den Läufer B trägt.
  • Die Erfindung ist nicht nur bei As.ynchronmotoren, sondern auch bei anderen elektrischen Motoren., z. B. bei, G1eiehstrom- oder bei Kollektorwechselstrommotoren, mit Vorteil verwendbar, in- ,dem es stets idu.rch eine erfindungsgemäß erfolgende Vereinigung und Ausbilidunb von Motor und( Flieh kraftkupplung gelingt, @dive Steuerung -des Anlaßwiderstandes und (diesen selbst sowie ,auch die zugehörigen elektrischen Ausrüstungen wesentlich zu vereinfachen und den ganzen Anlaßvorgang zu erleichtern. Diese Vorzüge sind sowohl für den elektrischen Antrieb von Fahrzeugen im ,allgemeinen wie auch im .besonderen für Straßen- und Eisenbahnbetrieb außerordentlich wertvoll, wo (die An-1@reniclung von Kaskadenelektromotoren mit Reihenschlußerregungoder vonEinphasenkollekto.rmotoren beimAnlassen ziemlich umständliche Einrichtungen verlangt, (die nach der Erfindung teilweise erübrigt und größtenteils vereinfacht werden können.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus einem Elektromotor, insibesondere Induktionsmotor, und einer Fliehkraftkupplung bestehende Antrißbsgruppe für Maschinen mit großem Trägheitsmoment,dadurch @gekeünzeichnet"daß die Fliehkraftküpplung (C) unter Verwendung eines pulverförmigen übertragun gskörpers sch ausgebildet und edier Elektromotor (A; B) Üerartbemessen ist, daß idiie Kupplung das durch sie vom Motor aus auf die anzutreibende Maschine übertragene Anzugsmoment auf durch die- jeweilige Motordrehzahl bedingte gegebene Höchstwerte-besöhränkt und !das vom Motor entwickelte, mit dessen Drehzahl zunehmende Anzugsmoment, wenn es Idas normale Widerstandsmoment der anzutreibenden Maschine zunä@chst unterschreitet, bei tder Drehzahl, -die einem .dem Wi@derstandsinoment der anzutreibenden Maschine gleichkommenden Höchstwert des von .der Kupplung übertriagbaren Anzugsmoments entspricht, 'diesen Höchstwert Überschreitet.
  2. 2. Antrebs:gruppe nach Anspruch r, dadurch gekemnzeichn-et,-,daß die Fliehkraftkupplung (C) aus zwei Reihen. gleichachsiger, mit -Abstand paralleler Scheiben (12 und 14), von denen die eine mit .dem Motorläufer (B) und idie ändre mit iderAns.chlußwelle (D)- für idie,anzutreibende Maschine fest verbunden ist, und aus einem die Scheiben (12, 14) umgebenden Gehäuse (vo) s.Cwie .ans einem - zwischen den Scheiben: eingeführten--Zwischenkörper in Pulverform, wie z. B. Graphit- oder Talli:puilver oder einem ähnlichen pulverigen Stoff, besteht @(Fig. 3 bis 5).
  3. 3. Antriebsgruppe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (iö) der Fliehkraftkupplung (C) seitlich am Läufer (B) Ües Motors -befestigt ist -und die mit dem Läjufe; .in Umdrehung versetzten Scheiben (12) trägt (Fig. 3 und 4). .
  4. 4. Antriebsgruppe nach Anspruch r; Ibis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (B) des Elektromotors an .seinem einen Ende einen Wellenstumpf (16) aufweist, ider in. einem mit dem Ständer (A) des MotorsverbundenenLager umläuft, während Idas andere Läuferende durch Lagerbüchsen auf (der für Iden Anschluß ;der anzutreibenden Maschine vorgesiehenen Welle (D) abgestützt .i,st"diie ihrerseits in einem vom Stän-Üer-(A) des Motors gehaltenen Lager geführt ist (Fig. 3). .
  5. 5. Antriebsgruppe nach Anspruch i bis 3, da-,durch gekennzeichnet, :daß,die Welle (D) =für ,den Anschluß &r anzutreibenden Maschine den Läufer (B) des Motors durchquert und mittels Lagerbüchsen zur Abstützung des Läufers (B) dient sowie ihrerseits in mit dem Ständer (A) des Motors verbun:denenLagern umläuft (Fig. 4).
  6. 6. Antriebsgruppe nach Anspruch i und 2, ,dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung ganz oder teilweise innerhalb: des Läufers des Motors (B) angeordnet ist und die Anschlußwelle (D) für die anzutreibende Maschine durch den Läufer (B) frei drehbar hindurchgeht (Fig. 5).
  7. 7. Antriebsgruppe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß -das Kupplungsgehäiu,se@(iob)= ganz.o(der teilweise durch iden Körper ,dies Motorläufers (B) ;geb:ildiet ist, ider in seinem zylindrischen Innenraum die durch ihn in Umdrehung zu- versetzenden Scheiben (12'b) trägt, und- von der- die anderen Scheiben (i4b) haltenden Anschlußwelle (D) für die anzutxeibendeMaschi-ne durchsetzt wird (Fig: 5). Angezogene -Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 596 968, 722 6q.6.
DEP34200D 1945-07-13 1949-02-15 Aus einem Elektromotor und einer Fliehkraftkupplung bestehende Antriebsgruppe Expired DE890983C (de)

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DE102008064078A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-24 Converteam Technology Ltd., Rugby Verfahren zum Starten einer doppelt-gespeisten Asynchronmaschine

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DE596968C (de) * 1930-04-26 1934-05-14 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung zum Anlassen, insbesondere durch Induktionsmotoren angetriebener Arbeitsmaschinen ueber loesbare Kupplungen
DE722646C (de) * 1940-12-15 1942-07-15 Karl Obermoser Dipl Ing Selbsttaetige mit Anlasskupplung arbeitende Anlasseinrichtung, insbesondere fuer Kaefigankermotoren

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ES174363A1 (es) 1946-12-16
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