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Asynchronmotor mit Bremse Die Erfindung bezieht sich auf einen Asynchronmotor
mit einem Weicheisenkörper, der in einem vom Motoranker unbesetzt bleibenden Teil
der Ständerbohrung angeordnet ist, mit dem Läufer umläuft und den vom Ständer erzeugten
Feldfluß beeinflußt, welcher einen mit dem Läufer umlaufenden ringförmigen Magnetanker
zur Betätigung einer Bremse durchfließt, welche bei Erregung der Ständerwicklung
durch relative axiale Verschiebung des Magnetankers zum Läufer gelöst wird. Im stromlosen
Zustand ist der Motor also festgebremst.
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Motoren dieser Art bieten gegenüber den bekannten Verschiebeankermotoren
mit kegelförmigem Anker und kegelförmiger Bohrung des Ständers den Vorteil geringerer
Herstellungskosten. Denn bei Verschiebeankermotoren bringt es die kegelförmige Gestalt
des Läufers mit sich, daß die Dynamobleche des lamellierten Läufers und Ständers
von Lamelle zu Lamelle verschiedene Abmessungen haben müssen und daher zu ihrer
Herstellung eine große Anzahl von Stanzwerkzeugen erfordern.
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Bei einem bekannten Asynchronmotor derjenigen Bauart, auf die sich
die vorliegende Erfindung bezieht, ragt in den vom Motorläufer unbesetzt bleibenden
Teil der Ständerbohrung der ringförmige Magnetanker hinein, der seinerseits
wieder
den am Motorankerkörper befestigten Weicheisenkörper umgibt. Der ringförmige Magnetanker
ist also in einem ringförmigen Luftspalt angeordnet, der zwischen dem Ständer und
dem Weicheisenkörper frei bleibt und in den dann durch den Ständerfluß der Magnetanker
hineingezogen wird. Der Magnetanker erhält also den Ständerfluß unmittelbar vom
Ständer und in radialer Richtung. Dabei kann keine nennenswerte axial gerichtete
Zugkraft entstehen, wie sie zum Ausrücken der Bremse entgegen der Wirkung einer
kräftigen Belastungsfeder nötig ist.
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Dieser Mangel wird erfindungsgemäß- dadurch vermieden, daß der Weicheisenkörper
einen Polkörper bildet und zu diesem Zweck in eine Reihe von nicht lamellierten
Polsegmenten unterteilt ist, die im wesentlichen denselben Umfangsdurchmesser wie
der Läufer haben, voneinander und von der Läuferwelle durch Anordnung an einem unmagnetischen,
auf der Läuferwelle befestigten Träger getrennt sind und stirnseitig zur Anlage
an dem von ihnen angezogenen flanschartigen, außerhalb des Ständereisens laufenden
Magnetanker kommen und deren Anzahl vorzugsweise die Polzahl der Ständerwicklung
übertrifft, so daß der vom Ständer austretende Fluß in den Polsegmenten zunächst
umgelenkt und erst dann zur Erzielung einer axial gerichteten Magnetkraft durch
den flanschförmigen Magnetanker geleitet wird.
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Während bei der bekannten Anordnung der Magnetfluß von dem Ständer
aus zunächst teils durch den Luftspalt und teils durch den ringförmigen Magnetanker
verläuft und von dort zum Teil in den Weicheisenkörper übergeht, leitet erfindungsgemäß
der Magnetanker die Kraftlinien, die, vom Ständer kommend, über ein Polkörpersegment
auf ihn übertragen werden, beim Gegenpol des Ständers wieder über eines der Polkörpersegmente
zu jenem hin zurück. Die magnetisierten Flächen der Polkörpersegmente und des Magnetankers
nehmen also die günstigste Lage zur gewünschten Kraftäußerung in Achsenrichtung
ein, wodurch sich bei dem Gegenstand der Erfindung eine hohe Zugkraft ergibt.
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Es ist zwar auch bereits ein Asynchronmotor, nämlich ein Drehstrom-Käfigläufermotor,
mit Stillhaltebremse und mit einem zu deren Betätigung vorgesehenen Polkörper bekannt,
der ebenfalls in einem vom Motoranker unbesetzt bleibenden Teil der Ständerbohrung
angeordnet und in Segmente unterteilt ist, um den Kraftfluß des Ständers auf einen
ihm stirnseitig gegenüberliegenden Magnetanker zu übertragen. Im Gegensatz zur vorliegenden
Erfindung sind dabei jedoch die Segmente des Polkörpers und der Magnetanker nicht
umlaufend angeordnet und zur Verminderung der Wirbelstrombildung lamelliert, was
zu einer verwickelten Bauart mit geringerem Wirkungsgrad führt. Denn die Lamellen
sind bei jenem Polkörper paketweise radial und achsparallel in einer unmagnetischen
Halterung vorgesehen, und die Lamellen bei jenem Magnetanker sind zylindrisch gekrümmt
und gleichachsig zur Motorachse angeordnet. Die Lamellenpakete des Polkörpers müssen
gut auf jeweils einen der Ständerzähne ausgerichtet eingebaut werden. Die Paketierung
der Lamellen des Polkörpers bringt es mit sich, daß das erste und letzte Blech eines
Paketes planparallel zueinander liegen. Die zwischen den Lamellenpaketen liegenden
unmagnetischen Zähne der Halterung müssen dann Keilform aufweisen, ihre Wurzel ist
also schwach und der Kopf sehr breit. Die Ausführung verbietet es, den vom Ständer
erzeugten Fluß am ganzen Umfang auszunutzen. Bei vielpoligen Maschinen, besonders
bei solchen mit kleinem Durchmesser, kann es schwierig werden, die erforderliche
Anzahl Lamellenpakete in der Halterang überhaupt unterzubringen. Diese Bauart ist
im ganzen recht verwickelt und kostspielig.
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Die Polkörpersegmente nach der Erfindung haben Keilform, die innen
schmal, außen dagegen breit ist. Der unmagnetische Spaltwerkstoff erhält vorteilhaft
parallele Flanken. Die Mantelfläche des Polkörpers besteht also überwiegend aus
Weicheisen, und der Polkörper ist in der Lage, den Fluß des Ständers nahezu vollkommen
auf den ganzen Bohrungsumfang zu übernehmen. Diese Ausführungsformen für Magnetanker
und Polkörper ergeben eine billige und gedrängte Bauart von hohem Wirkungsgrad.
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Es ist ferner ein Asynchronmotor, nämlich ein Drehstrom-Käfigläufermotor,
bekanntgeworden, bei welchem die Bremse durch Verschiebung eines Hilfsankers gelöst
wird, der in einer konischen Öffnung des Hauptläufers angeordnet ist und ebenso
wie dieser aus Lamellenblechen besteht. Im Gegensatz hierzu ist bei der Anordnung
nach der Erfindung der Polkörper unabhängig vom Hauptanker in der zylindrischen
Bohrung des Ständers angeordnet und leitet den vom Ständer herrührenden Kraftfluß
in den Magnetanker um, wodurch dieser angezogen wird. Dem Magnetanker kommen daher
keinerlei motorische Aufgaben zu; er soll also kein Drehmoment erzeugen. Auf diese
Weise kann eine größere Kraft zum Lösen der Bremse erzeugt werden, als es mit Hilfe
des Hilfsankers möglich ist, der in einer kegelförmigen Bohrung des Hauptankers
innerhalb der Käfigwicklung liegt und daher einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser
hat.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
an Hand eines Längsschnittes durch einen Drehstrommotor dargestellt, und zwar zeigt
Fig. I den Motor im stromlosen Zustand und Fig. 2 den Motor in Betrieb.
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Der Ständer des Drehstrommotors besteht aus einem Lamellenpaket Io,
das eine zylindrische Bohrung hat und in Achsenrichtung über das ebenfalls zylindrische
Lamellenpaket II des auf der Welle 12 befestigten Kurzschlußankers hinausragt. '
Die- Ständerwicklung ist bei 13 gezeigt. Die Welle 12 ist in dem den Ständer tragenden
Gehäuse 14 gelagert, das bei 15 eine innere kegelige Bremsfläche' aufweist, an die
sich eine. Bremskegelscheibe- 16 unter Wirkung einer
Schraubenfeder
17 anzulegen sucht. Diese Schraubenfeder stützt sich einerseits gegen einen Bund
I8 der Welle 12 und andererseits gegen einen Ring I9, der in eine an der Bremsscheibe
16 vorgesehene Buchse 2o eingeschraubt ist. Diese Buchse besteht aus einem Stück
mit einem die Welle 12 umgebenden Magnetanker 21 aus Eisen, der durch Feder und
Nut 22 auf der Welle 12 verschiebbar, aber unverdrehbar gelagert ist. Wird der Magnetanker
2I durch magnetische Anziehung nach rechts in die Lage der Fig. 2 verschoben, so
wird dadurch die Bremsscheibe 16 unter Zusammendrücken der Feder 17 gelüftet.
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Der über den Motoranker II vorspringende Abschnitt des Ständers Io
umgibt eine Anzahl von Polsegmenten 23 aus Weicheisen, die von einem auf der Welle
12 sitzenden Ring 26 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff getragen werden, voneinander
durch Luftspalte oder mit urimagnetischem Werkstoff ausgefüllte Spalte getrennt
sind und eine Hohlkegelfläche 24 haben, die einer Kegelfläche 25 des Magnetankers
21 dicht gegenübersteht. Die Zahl der Segmente 23 ist größer als die Polzahl der
Ständerwicklung 13. Hat diese zwei Pole, so sind also drei oder mehr Segmente 23
vorgesehen.
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Sowohl die Segmente 23 als auch der Magnetanker 21 bestehen je aus
einem Weicheisenstück, also nicht aus Lamellen. Der von den Segmenten 23 gebildete
Polkörper hat im wesentlichen denselben Umfangsdurchmesser wie der Läufer i i. Der
Magnetanker 21 läuft außerhalb des Ständereisens.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Das die Segmente 23 umgebende Ende
des Ständerpakets Io erzeugt einen Feldfluß, der über die Polsegmente 23 zu dem
Magnetanker 21 verläuft, wobei die kegelige Gestalt der Flächen 24:25 die Möglichkeit
bietet, den im Ruhezustand vorgesehenen Luftspalt enger zu bemessen, als es dem
Hub der Bremsscheibe 16 entspricht. Dadurch läßt sich ein kräftiges Feld erzielen,
dessen Fluß sich von der einen Polstelle des Ständers Io über das vor ihr liegende
Segment 23 und den Magnetanker 21 zum anderen Polsegment 23 und dem Gegenpol im
Ständer Io schließt, sobald der Motor unter Strom gesetzt wird. Der im Luftspalt
übertretende Feldfluß erzeugt dann die magnetische Zugkraft, durch welche der Magnetanker
2I axial verschoben und die Bremsscheibe 16 gelüftet wird. Durch die Bemessung der
Anzahl der Polsegmente 23 wird sichergestellt, daß bei jeder Lage dieser Segmente
gegenüber dem Ständer ein Feldfluß bestehenbleibt, also auch dann, wenn eines der
Polsegmente in der neutralen Magnetzone steht.
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Bei Stromloswerden der Ständerwicklung 13 erlischt gleichzeitig mit
dem Drehfeld auch das Magnetfeld am Magnetanker 21, so daß die Bremsscheibe 16 unter
dem Einfluß der Delastungsfeder 17 in die Bremsstellung gelangt.
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Da in den Segmenten 23 und dem Magnetring 21 nur ein Feldwechsel von
der Schlupffrequenz herrscht, treten dort nur geringe Wirbelströme auf, die unschädlich
sind und höchstens das Motordrehmoment erhöhen.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel kann in mannigfacher Weise abgeändert
werden. So wäre es möglich, den Magnetanker 2I drehbar, aber uriverschiebbar im
Gehäuse zu lagern, aber die Welle 12 mit dem Läufer und mit den Segmenten 23 verschiebbar
anzuordnen und mit der Bremsscheibe 16 zu verbinden. Auch kann die Bremse anders
ausgeführt sein, z. B. als Lamellenbremse, und statt durch eine Feder durch ein
Gewicht geschlossen gehalten werden.
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Alle diese Bauarten verkörpern den Grundgedanken der Erfindung, wenn
sie auch in mancher Hinsicht weniger vorteilhaft als das in der Zeichnung dargestellte
Ausführungsbeispiel der Erfindung sein mögen.