DE1638456A1

DE1638456A1 - Synchronmotor

Info

Publication number: DE1638456A1
Application number: DE1967M0072477
Authority: DE
Inventors: Dotto Gianni Abraham
Original assignee: MALLORY TIMERS CONTINENT
Current assignee: MALLORY TIMERS CONTINENT
Priority date: 1966-02-23
Filing date: 1967-01-20
Publication date: 1970-08-27
Also published as: DE1788179C3; DE1638456C3; GB1116293A; DE1788179A1; DE1638456B2; US3427485A; FR1508419A; DE1788179B2; DE1788180A1

Description

Für diese Anmeldung wird die Priorität der USA-Patentanmeldung Ar. 529.333 vom 23· Februar 1966 in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronmotor mit einer neuen Bauweise.

Für einen Synchronmotor, der sich durch eine kleine Bauweise auszeichnet, und der einen Rotor, welcher aus einem Permanentmagneten besteht, aufweist, gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Viele dieser Anwenaungsmöglichkei ten sind in zeitgebenden Vorrichtungen, wie beispielsweise in Uhren und in automatischen Zeitfolgeschaltern von Waschmaschinen vorhanden. Dabei'ist es das Bestreben, dieseitgebenden Vorrichtungen kleiner zu gestalten-als es die bisherigen derartigen Vorrichtungen sind.

Me vorliegende Erfindung liefert einen Synchronmotor, der im Vergleich au den bisher bekannten Synchronmotoreri

009835/0584 öao original - £

¹^ C. ^mm

in seinen Abmessungen kleiner ist und ein denselben äquivalentes Drehmoment sowie eine äquivalente Ausgangs gesohwindigkeit liefert.

Ein Merkmal des Motors der vorlisg-anden Erfindung ist es, daß der Hotor desselben eine Vorrichtung aufweist ₅ die nur eine Bewegungsrichtung zuläßt, und daß er geschwindigkeitsreduzierende Hilfsmittel enthält, die völlig innerhalb der Abstandsbegrenzung der Feldspule liegen.

des Stators bestehen aus zwei identischen Metallhülsen, welche zusammengesetzt das G-ehä'ase des Motors ergeben.

Die Vorrichtung, die nur eine Bewegungsrichtung erlaubt, ist notwendig, weil Synchronmotoren "üit permanenten Magneten als Rotor sich bei Anlegen das elektrischen Stromes in irgendeiner Richtung drehen. Zwei neus und praktische einweggerichtste Rotordrehungen sulassenda Vorrichtungen des erfindungsgesä3en Motors werden in der Beschreibung dargestellt.

Da die Rotoren von Synchronmotoren in einer größeren Geschwindigkeit rotieren und ein kleineres Drehmoment liefern als es bei den meisten zeitgebenden Vorrichtungen benötigt wird, ist ein gesahwindigkeitsreduzierendes 009835/0564

..*#*£¥' "^ ÖAD ORIGINAL 3 ~

~ 3

1838456

Hilfsmittel zur Kopplung des actors mit der Ausgangswelie des Motors vorgesehen. Me gesehwindigkeitsreduzierenden Hilfsmittel des Motors der vorliegenden Erfindung zeichnen sieh durch wenige bewegliche Teile aus und sind von größerer Wirksamkeit, als die bisherigen Zahnräder und Ritzelsysterne, die in zeitgebenden Synchronmotoren Verwendung finden. Es ist weiter für die Erfindung von Bedeutung, daß nur zwei "bewegliche Zahnradelemente in den gesehwindigkeitsreduzierenden Hilfsmittel vorgesehen sind. Ein Vorteil des Vorhandenseins von nur zwei beweglichen Zahnradelement en liegt in der Herabsetzung von schädlichen Reibungsverlusten. Viele Synehronmotore, die einen Rotor mit permanenten Magneten aufweisen, startennient immer unter zuverlässigen Bedingungen, wenn der Strom angelegt wird. Die Ursache der schlechten Funktion liegt in einer (Jl ei ehgewielrfcsb es chaffers It ssiachdx: den Kraftsn_s die die Rotation des Rotors in einer Richtung be?iirlcen und gleichen und entgegengesetzten Kräften, die den Rotor in der entgegengesetzten Sichtung antreiben wollen» Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Vorkommnisses ist beträchtlich vergrößert, wenn die magnetische Bauweise symmetrisch ist. Jede Asymmetrie, die etwa durch unterschiedliche Abstände zwischen dem Rotor und den Polen des Stators durch unterschiedliche Teilungen zwischen den Polen des Rotors, durch, verschiedene Unregelmäßigkeiten des Permanentmagnetes saw» erreicht wird_s vergrößert di©

GÖS83S/0SS4

Wahrscheinlichkeit des definierten Motorstartes, wenn der Strom angelegt wird.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, asymmetrische Bedingungen zu schaffen, welche das Starten des Motors ständig ermöglichen, welche aber die LaufCharakteristiken des Motors nicht verschlechtern. Erfindungsgemäß wird eine Statorfeldanordnung beschrieben, welche den Start des Motors sicherstellt, welche jedoch das Drehmoment desselben nicht wesentlich verschlechtert.

Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Motors werden u.a. aus der folgenden Beschreibung sichtbar.

Gegenstand der Erfindung ist es, einen kleinen Synchronmotor zu liefern, welcher bezüglich eines größeren Motors gleiche Start- und Laufcharakteristiken aufweist.

Es ist für die Erfindung weiter von Bedeutung, daß sie einen Synchronmotor beinhaltet, der eine neue und wirksame geschwindigkeitsreduzierende Vorrichtung aufweist, die vollständig innerhalb des Begrenzungsbereiches der Feldspule des Motors liegt.

Es ist weiter für die Erfindung von Bedeutung, daß sie einen Synchronmotor liefert, der eine neue und wirkungsvolle einweggerichtete Vorrichtung aufweist, die die exakte Rotationd es Rotors sichert. 009835/0564

BAD

Es ist weiter für die Erfindung von Bedeutung, daß sie einen Synchronmotor liefert, dessen Statorpole ein unausgeglichenes Magnetfeld zum Starten des M_otors aufweisen.

leiter ist es für die Erfindung wichtig, daß der Synchronmotor ein Gehäuse besitzt, welches aus zwei gleichen Hülsen besteht, wobei jede dieser Hülsen einen Teil der Pole des Stators, aus diesen selbst geformt, besitzt.

Es ist weiter wesentlich, daß der erfindungsgemäße Synchronmotor wünschenswerte Charakteristiken bezüglich seiner Zuverlässigkeit des Selbststartes, der niedrigen Ausgangsgeschwindigkeit und des hohen Ausgangsdrehmomentes bei niedrigen Gestehungskosten aufweist.

Weitere Gesichtspunkte der Erfindung und ihrer Beschaffenheit werden aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen verdeutlicht, wobei die Zahl der Elemente und die einfach Punktionsweise dargestellt werden.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung und es bedeuten»

Pig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische

Darstellung einer kompletten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors,

009835/0564

— ο —

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der sieh zu einem Gehäuse ergänzenden Hülsen des Motors,

Pig. 3 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Motors mit entfernter oberer Hülse zwecks Sichtbarmachung der Feldwicklung, des Rotors und der Vorrichtung, die nur eine Bewegungsrichtung zuläßt,

Pig. 4 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Motors zur Darstellung der Vorrichtung, die nur eine Bewegungsrichtung zuläßt,

Mg. 5 einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 von Pig. 3 zur Darstellung der Feldspule, der oberen und unteren Hülse des Gehäuses, des Eotors, der einweggerichtete»: Drehungen zulassenden Vorrichtung u»d der geschwindigkeit sreduzier end en Hilfsmittel,

Pig. 6 einen Querschnitt entlang der linie 6-6 aus Pig. 5 zur Darstellung der Wirkungsweise der· Zahnraöreduktiojismittel einer Ausführungsfora des erfindungsgesiMBen Motors,

Pig. 7 einen Querschnitt entlang d©r Linie 7-7 von Pig. 6 zur Darstellung der Wirkungsweise einer Zahnradreduktionsvorrichtung, die in Pig. β dargestellt ist,

C0983 S/0 SS4 _BAD original

Pig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische

Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer vollständigen Zahnradreduktionsvorrichtung,

Mg. 9 eine leilansicht zur Darstellung der Wirkungsweise der vollständigen Zahnradreduktionsvorrichtung des erfindungsgemäßen Motors,

i'ig.10 einen Querschnitt entlang der Linie 10-10

von i'ig. 8 zur Darstellung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Zahnradreduktionsvorrichtung,

Mg·11 eine auseinandergezogene perspektivische

Darstellung der einweggerichtetea Drehbewegungen zulassenden Vorrichtung des erfindungsgemäßen Motors und

Fig.12 einen Querschnitt zur Darstellung der Wirkungsweise der in E¹Ig. 11 gezeigten einweggerichtete» Drehbewegungen zulassenden Vorrichtung. .

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, daß der Synchronmotor aus einem aus einem Paar gegenüber angeordneter zylindrisch geformter, vorzugsweise passende geschlossene und offene Enden aufweisenden, exne Vielzahl von radial angeordneten, spitz aus dem geschlossenen iSnde hervorragenden, sich zu dem offenen jinde

009Θ36/0&64

e*ö - ⁸ -

lila er-3trec.Ken.den, Polstücke trägern en. Hülsen susammengesetsten Metallgehäuse, wobei die Poistücke mit den Pclstiicken der gegenüberliegenden Elise paarig ineinandergreifenden., zusammen den Kreis der Pole des Stators formen, einer in dem Gehäuse ringförmig im Abstand zwischen den Statorpolen und den äußeren Wänden der zylindrisch geforntBaten Hülsen angeordneten Feldwicklung, einen, eine Vielzahl hervorspringende Pole aufweisenden, drehbar in dem Gehäuse angeordneten, einen gl eic- amäßige η Luftspalt zwischen den hervorspringenden Polen und den Statorpolen bildenden Permanentmagnet-Rotor, eine einweggerichtete Dr-3hangen ermöglichenden, ein dem Rotor angehöriges drehbares Glied und dem Gehäuse angehorige, den Rotor in einer Drehrichtung anhaltende Glieder einschließende Vorrichtung, eine geschwindigiceitsreduzierende vollständig im Bereich der Begrenzung der Feldspule eingeschlossene, ein erstes von. dem Gehäuse gestütztes Zahnrad und ein zweites, eine unterschiedliche Zahl von Zähnen gegenüber dem ersten Zahnrad aufweisendes und feststellbar auf der Ausgangsweile montiertes Zahnrad einschließende, die Kopplung des Rotors mit der Ausgangswelle des Motors gewährleistende Vorrichtung, wobei die Ausgangswelle konzentrisch mit dem ersten Zahnrad verlaufend und ein Ritzelzahnrad gleichzeitig in das erste und das zweite Zahnrad eingreifend angeordnet ist, so daß das zweite Zahnrad in Beziehung mit dem ersten Zahnrad stehend sich dreht, wenn der Rotor in Drehung ist, besteht.

.../9 009835/0564

weitere .ausführungsforin. des erfindungsgemaSsia Synchronmotors kennzeichnet sieh dadurch, daß er aus einem von einem Paar sich gegenüberstehender zylindrisch. geformter« ein geschlossenes und ein offenes EnIs₃, sowie eine Vielzahl von radial im Abstand angeordneter₉ spits aus den geschlossenen Ende heraus sioh e®. dem offenes Ends hin sich erstreckender, paarig mit den Polstüeksn der gegenüberliegenden Hülse ineinandergreifender_s einen Kreis der Statorpole formender, Polteile aufweisender ₉ Hülsen zusammengesetzten Metallgehäuse_s einer ringförmig im Gehäuse im-Abstand zwischen den Statorpolen und den äußeren Wänden der zylindrisch geformten Hülsen angeordnete: Feldwicklung, einem eine Vielzahl von hervorspringenden, sich über der Peripherie desselben erstreckenden Polen aufweisenden, drehbar in dem G-ehäuse montierten, einen gleichmäßigen Luftspalt zwischen den hervorspringenden Polen des Motors und den Statorpolen bildenden Permanentmagnet -Bot or, einem ein dem Hotor hinzugefügtes sich drehendes Glied, und ein dem Gehäuse hinzugefügtes zurückhaltendes Glied einschließendes, die Sicherung der Rotordrehung in einer vorbestimmten Hichtung gewährleistendes Hilfsmittel und einer geachwindlgkeitsreduzierenden, den Hotor mit der Motorausgangswelle koppelnden, innerhalb des Begrenzungsbereiches der Feldspule angebrachten Vorrichtung besteht.

- ίο - 1838456

In Pig. 1 sisd in einer auseinandergezGgenen perspektivischen Darstellung die einzelnen Teile einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Synchronmotors dargestellt«

Der erfiaauLBgsgemäße Motor ist.zwischen der oberen Hülse und der unteren Hülse 11, die zusammengehalten das Gehäuse bilden, untex-gebracht. Das Material dieser Hülsen lö und 11 kann aus einfachem, kaltgewalzten Stafel bestehen, vorzugsweise aus getempertem_; bzw. aus ausgeglühtem Stahl. Alle Pole bestehen aus schlanken, radial angeordneten Streifen,, die aus Teilen der Hülsen geformt sind bzw. aus denselben herausgebogen, sind, so daß sis- parallel zu der Zentralachse angeordnet 3inß and sieh über den Rand jeder Hülse hinaus erstrecken.

Die Größe der beiden Hülsen 10 und 11 ergibt sich aus den Charakteristiken der Konstruktion des Motors. In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsiormen des Motors dargestellt. Die Hülsen 10 und 11 der beispielsweisen Ausfuhrungsform haben einen Durchmesser von ungefähr 5 cm und eine Tiefe von etwa O₈b cm. Alle Pole sind dabei mit einem Radius von etwa 1,5 cm angebracht und ragen etwa 0,3 cm über den Hand jeder Hülse hinaus -

Die Pole, die aus den Böden der Hülsen atraus geformt sind, stellen die Statorfeldpole des

Motors dar. In der beiepieleweisen Ausfuhrureaform der

0008Sl/ti S4

BAD ORfGfNAL /i|

Erf iadimg sind die Abstände eier Pole in einem o© stimmt en. Verhältnis sueinander angeordnet» In der Hülse 11 sind diese Pole von oben gesehen und in Uhrzeigerrieatung fortschreitend folgendermaßen angebracht : der Pol plus 1 liegt bei 0° und weist eine doppelte Breite auf» der Pol plus 2 befindet sich bei 24° und ist doppelt breit, der Pol plus liegt bei 42 ° und hat eine einfache Breite_s der Pol plus ragt bei 120° mit doppelter Breite aus dem S-eaäuseboden heraus, der Pol plus 5 liegt bei 144° und ist doppelt breit, der Pol plus b befindet sich bei 162° axt einfacher Breite, der Pci plus 7 ist bei 240° mit doppelter Breite vorgesehen, der Pol plus 8 liegt bei 264° und ist doppelt breit, der Pol plus 9 ist bei 282° mit einfädler Breite vorgesehen, die Pole der Hülse 10 weisen die gleichen Winkelpositionen auf, wenn sie von oben gesehen betrachtet werden und dabei in entgegengesetzter Uarseigerrxcatung fortgeschritten wird. Wenn die beiden Hülsen 10 und 11 mit ihren offenen Seiten, aufeinandergelegt sind, greifen die einfach breiten Pole in die angrenzenden Abstände ;jedes Paares der doppelt breiten Pole der gegenüberliegenden Hülse ein.

Bsr Zweck der Staffelung,der Anbringung und der verschiedenen Breitea der Pole liegt in der Erreichung eines in-

homogenen PelcLes, welches das Starten des Motors immer gewährleistet. In. Fig. 2 ist eine optimale Anordnung der Statorpole dargestellt.

.../12

0y§83S/0564

Ein. Vergleich zwischen, den. Figuren. 1 und 2 macht deutlich., daß die Statorpolanordnung der Mg. 1 eiae bessere Startdrehmomentcharakteristik liefert als die Statorpolanordnung von Fig. 2. Demgegenüber liefert die Statorpolanordnung in Pig. 2 eine höhere Laufdrenmoment-Charakteristik als diejenige Anordnung von Mg. 1.

Die Spule 12 ist eine isolierte Spule una besteht aus einer vorbestimmten Zahl von Drahtwindungen, welche sich in dem Abstand zwischen den Wandungen der Hülsen 10 und 11 und den zu einem Ring geformten Statorpolen befindet. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel besteht die Spule 12 aus annähernd 5,000 Windungen von 40-A.-Windungen, und zwar aus lackiertem Kupferdraht, der, wie in Fig. 1 gezeigt, in mit Litze isoliertem Draht endet.

Der Rotor des erfindungsgemäßen Motors besteht aus einer Permanent-Magnetscheibe 15, die zwischen zwei spinnenartigen Rundstücken 14 und 15 eingeschlossen ist. Jedes dieser spinnenaxtigen Rundstücke 14 und 15 nat eine Anzahl von Armen, die parallel zu der Zentralachse dieser Rundstücke angebracht sind, so daß jeder der Arme in dem Zwischenraum zweier Arme des gegenüberliegenden Rundstückes ineinandergreift. Diese spinnenaxtigen Rundstücke können aus einfachem kaltgewalzten Stahl, vorzugsweise aus geglühtem Stahl hergestellt werden. Die Permanent-Hagnetscheibe 13 ist so magnetisiert, daß eine ihrer Oberflächen

•09838/0564 .../13

BAD ORIGfNAL

_ 1 "⁵S _

t J

638456

den Nordpol und die !gegenüberliegende Oberfläche den Südpol bildet. Üb er einstimme ctd damit sind die Arme der spinnenartigen Hundstücke magnetisiert, so daß die Peripherie des Rotors eine Vorbestimmte Zahl von sich abwechselnden Hord- und Südpolen darstellt.

In dem dargestellten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel besitzt jedes der spinnenartigeη Rundstücke 14 und 15 fünfzehn Arme. Somit besitzt der Rotor 3ü magnetisierte Pole, die abwechselnd einen Nord- und einen Südpol darstellen.

Die Gesamtanordnung bestehend aus den zwei spinnenartigen Rundstücken 14 und 15 und. der Permanent-Magnetschexbe 13 sitzt passend in einem,in seinem Querschnitt eine DD-Form aufweisenden Dorn, der aus Plastik besteht und einen Teil des Gliedes 16 darstellt, wobei dieses Glied 16 ein Teil der einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichenden Vorrichtung und der Rotorstütze darstellt. Des weiteren ist eine Welle 17 vorhanden, die durch die Ausnehmung 18 in dem Rundstück 14, die Ausnehmung 19 in der Permanent-Magnetsoheibe 13 und die Ausnehmung 20 in dem Rundstück 15 hindurchführt. Ein Ritzelzahnrad 21 ist drehbar auf der Welle 17 angebracht.

Die obere Fläche des Gliedes 16 ist mit drei in gleichem Abstand radial angebrachten Rippen 22, 23 und 24 versehen, di· eich von der Peripherie dieser Oberfläehe zum Zentrum

00983$/06S£ bad 6_RleiNAL

Μα erstrecken und vor Erreichung desselben. enden. Diese drei Rippen begrenzen, drei gleich, lange, an der Peripherie der Oberfläche des Seiles 16 angeordnete, rinnenförmige Seile 25, 26 und 27. Die Rippen 22, 23 und 24 und die Seile 25, 26 und 27.bilden, einen Teil der einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichenden Vorrichtung, die aus dem Glied 1ö, dem Z-förmigen Draht 28 und der Buchse 2y besteht. Der Z-förmige Draht 28 ist in die Kerbe 30 der Buchse 29 (siehe auch Pig. 3) eingebracht, wobei die Buchse 29 in die Ausnehmung 31 der oberen Hülse 1'J eingesteckt ist. Das eine Bade 32 des Z-förmigen Drahtes ist in einem geringen Winkel aus der das Z bildenden Ebene herausgebogen, so daß dieses Ende 32 und das Ende 33 des Drahtes gegen die Seiten der radial angebrachten Rippen. 22, 23 und 24 gedrückt wird, wenn der Rotor sich in der el„iea Ricntung dreht, daß andererseits die Enden 32 und 33 des Z-förmigen Drahtstüo&es jedoch über den oberen Rand der Rippen hinweggehoben werden, wenn sich der Rotor in der entgegengesetztenRichtung dreht. Dabei sitzen die Enden 32 und 33 des Z-förmigen Drahtes gleitend in den Teilen 25, 2b und 27 des Gliedes 16;

Da das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Motors 15 Paare von Rotorpolen umfaßt, dreht sie ti derselbe 240 mal pro Minute, wenn an die Spule 12 ein Wechselstrom von 60 Perioden angelegt wird. TJm diese Geschwindigkeit herabzusetzen, wurde ein. wirtschaftliches und neues Zahnrad-Reduktionsmittel entwickelt. Dieses Zahnraä-Bsa&stionsmittel besteht aus eines Ritzel zahnrad 21, welches drefesw auf der Welle 17 angebracht ist, tinem Zahnrad 34» welches

BAD ORIGINAL

auf die zentrale Achse der Hülse gesteckt ist, einem Zahnrad 35, welches ebenfalls auf der Achse 36 angebracht ist und einem Ritzelzahnrad 37, das gleichfalls drehbar auf der Achse 36 vorgesehen ist. Das Zahnrad 35 hat einen Zahn mehr oder einen Zahn weniger als das Zahnrad 34. Das Ritzelzahnrad 21 greift mit seinen Zähnen in die Zähne beider Zahnräder des Zahnrades 34 und 35 ein, so daß das Zahnrad 35 mit dem Zahnrad 34 zusammen bewegt wird, wenn der Motor erregt ist. Somit erfolgt die Betätigung des Ritzelzahnrades 21 und der Zahnräder 34 und 35 in gleicher Weise, so daß sich daraus ein entsprechendes Zahnradsystem ergibt. Da das Zahnrad einen 2ahn mehr oder weniger als das Zahnrad 34 aufweist, dreht sich die Welle 36, welche gegenüber dem Zahnrad 35 bzw. mit diesem fester bunde η ist, um einen Betrag, der gleich zu der reziproken Zahl der Zähne auf dem Zahnrad 34 ist mit jeder Umdrehung des Ritzelzahnrades 21, dessen Zähne in -jedes dieser Zahnräder eingreifen. Dabei ist zu beachten, daß das Zahnrad 34 auf die Welle 3ö aufgesteckt ist.

Lua der Darstellung von Pig. 1 geht deutlich hervor, daß das 2ahnrad-B.eduktionsh.ilf ami ttel für den, erfindungs gemäß en Motor innerhalb der Öffnung der Feldspule 12 des Motors liegt. Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß die Geachwindigkeitsreduktion ausschließlich durea die Yerwendung siiies aitzelzahnrades, aines aufgesteckten Sannra&es und eines atit dem 2-ahnxad—RecLuktionsailfsmitteX drehbaren Zahnrades ermöglicht ist» Diese beachtliche Säumersparnis

0OI83S/0814

08!GlNAL ° * ^{f !} '

wird erreicht bei sonst gleichbleibenden Ausgangsbedingungen für den Motor. So besitzt beispielsweise die dargestellte Ausfüfariiogsform des erfindungsgemäßen Motors mit einem Durchmesser von ungefähr i? cm und 1,3 cm Dicke eine Ausgangsgeschwindigkeit von 8 U/min, und ein Ausgangsdrehmoment von 1,1p kgcm bei einer Eingangs spannung von 115V. Das Ausgangsdrehmoment des Rotors bei einer Eingangsspannung voE 115 V eines 60 per. Wechselstromes liegt zwischen 72 gern una 8b,4 gem.

Die Ösen 38 an der Hülse 10 werden auf die Ösen 39 der Hülse 11 gelegt und bilden ein Hilfsmittel um die beiden Hülsen 10 und 11 zusammenzuhalten, so daß sie ein Gehäuse bilden, welches äen erfindungsgemäßen Motor'aufnimmt.

Die wechselseitigen Beschaffenheiten der Pole des Stators können anhand der Fig* 2 diskutiert werden.

Analog zu den in. J?ig. 1 dargestellten Hülsen 10 und 11 zeigt die I¹Xg. 2 die Darstellung einer oberen Hülse 42 und einer unteren Hülse 43, welche aus diesen winklig herausgebogene Statorpole aufweisen, wobei radiale Ausnehmungen in den Hülsen entstehen und wobei diese Statorpole aus Streifen bestehen, die parallel zu der Zentralachse der Hülsen angeordnet Bind. Die Abstände zwischen diesen einzelnen Polen beträgt ein Vielfaches von zwölf Winkelgraden. Betrachtet man die Hülse 43 in Aufsicht und schreitet dabei im Uhrzeigersinn den Kreisumfang ab, so liegt der Pol plus bei 0° und weist eine einfache Breite auf, der Pol plus 2

0098-35/0564 »AD original

..•/tv

638456

liegt bei 48° mit doppelter Breite, der Pol plus 3 befindet sich bei 72° mit doppelter Breite, der Pol plus 4 liegt bei 12U° und hat nur einfache Breite, der Pol plus 5 liegt bei 168° und ist doppelt breit, der Pol plus 6 ist bei 192° angeordnet und ist doppelt breit, der Pol plus 7 liegt bei 24ü° und ist einfach breit, der Pol plus 8 ist bei 288° vorgesehen und ist doppelt breit, der Pol plus 9 liegt bei 312 mit doppelter Breite. Die Pole der Hülse 42 sind in gleichen Winfcelpositionen angeordnet, wenn die Betrachtungsweise in Aufsicht vorgenommen wird und dabei im entgegengesetzten Uhrzeigersinn der Kreisumfang umschritten wird. Wenn die Hülsen 42 una 43 mit ihren offenen Seiten aufeinander gebracht werden, sind die Pole so angeordnet, da-ß diejenigen mit einfacher Breite in die Abstände zwischen, jedes Paar der Pole mit doppelter Breite passend einfügbar sind.

Die Ösen 44 an der oberen Hülse 42 und die analogen Ösen 45» die sich an der unteren Hülse 43 befinden, haben die Aufgabe, die beiden Hülsen, die zusammen das Gehäuse ergeben, zusammenzuhalten. -

In. Fig. 3 ist der erfindungsgemäße Motor bei abgenommener oberer Hülse 10 in Aufsicht dargestellt. Anhand dieser Darstellung laseen sich die Verhältnisse bezüglich der Statorpole im Zusammenhang mit Pig. 1 besser verdeutlichen.

0088SEZ0SS* BAD ORIGINAL

Wenn sich der Rotor des Motors in Richtung des Pfeiles 48 dreht, bewegen sich die Enden. "32 und 33 des Z-förmig gebogenen Drahtes 28 frei in den Abschnitten 25, 26 und 27- und gleiten frei über die Rippen 22, 23 und 24 hinweg. Wenn sich «jedoch der Rotor in der entgegengesetzten Richtung des Pfeiles 48 zu drenen beginnt, stoßen sie Enden 32 und 33 des Z-förmigen Drahtes gegen die Rippen 22, 23 und 24, so daß sie die Rotation des Motors stoppen.

Aus Pig. 3 geht deutlich hervor, daß jeweils ein einfach breiter Statorpol in gleichmäßigen Abständen zwischen einem Paar doppelt breiter Statorpole, die ebenfalls in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, sich befindet, wobei diese Pole an der Feldspule anliegen.

Pig. 4 zeigt eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgeinäßen Motors analog zu Fig. 3, jedoch mit einer Statorpolanordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

Wenn sich der Rotor in der Richtung des Pfeiles 49 dreht, · stoßen die Enden. 32 und 33 des Z-förmigen Drahtes gegen die Rippen 22, 23 und 24. In Fig. 4 ist beispielsweise sichtbar, daß das Ende 33 gegen die Rippe 24 drückt, so daß die Drehbewegung des Rotors gestoppt wird.

..•/19

aV OS β*

BAD ORIGINAL

Aus der Fig. 4 ist weiter ersichtlich., daß jeweils ein einfacti breiter Statorpol swisehen je einem Paar Ton doppelt breiten Statorpolen angeordnet ist, welche sich anliegend an der Feldspulse 12 befinden.

Fig. 5 stellt einen Querschnitt entlang der Linie 5-5 aus Fig. 5 dar.

Der Querschnitt 5-5 zeigt die strukturelle Anordnung der Feldspule 12 des Rotors, welcher sich zwischen den spinnenartigen Rundstücken 14 und 15 bzw. der permanenten Magnetscheibe 13, dem Zahnrad-Reduktionsmittel mit dem Ritzelzahnrad 21, dem aufgesteckten Zahnrad 34 und dem Zahnrad 35 und der die einweggerichtete Drehbewegung ermöglichenden Vorrichtung, welche den Z-förmig gebogenen Draht 28 und die Rippen 22, 23 und 24 einschließt, befindet. Weiter ist aus Fig. 5 ersichtlich, daß die einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichende Vorrichtung, der Rotor und das Zahnrad-Reduktionsmittel innerhalb der Feldspule 12 angebracht sind. Somit ist der erfindungsgemäße Motor in einer kompakten Ausführungsform möglich und zeichnet sich besonders durch eine sehr flache zylindrische Form mit einer minimalen Zahl von beweglichen feilen aus, wobei der Rotor eine niedrige Ausgangsgeschwindigkeit liefert. Das Ritzelzahnrad 37 auf der Ausgangswelle 36 ist ein Hilfsmittel dafür, den Motor mit einer Antriebsvorrichtung zu koppeln.

309835/0S84 .../20

BAD ORIGINAL

In der Pig. 6 ist die Wirkungsweise des Ritzelzahnrades 21, des aufgesteckten Zahnrades 34 und des Zahnrades 35 dargestellt.

Wenn sich der Rotor des Motors in Richtung des Pfeiles dreht, wird sich das Ritzelzahnrad 21 in Richtung des Pfeiles 51 drehen,und zwar in den Zahnrädern 34 und 35 entlang des Pfeiles 50. Da das Zahnrad 34 auf die untere Hülse 11 aufgesteckt ist, und da das Zahnrad^35 einen Zahn mehr als das Zahnrad 34 aufweist una da weiterhin das Hitzelzahnrad 21 mit seinen Zähnen in beide Zahnräder 34 ■and 35 eingreift, wird somit das Zahnrad 35 in Richtung des Pfeiles 52 rotieren. (Wenn das Zahnrad 35 einen Zahn weniger als das Zahnrad 34 aufweist, wird das Zahnrad 35 sich entgegen der Pfeilrichtung 52 drehen.)

Aus der Darstellung der 3?ig. 7 wird ersichtlich, daß das Ritzelzahnrad 21 über beide Zahnräder 34 und 35 liinweggreift, und daß das Zahnrad 34 auf die Hülse 11 aufgesteckt ist.

In 3?i.g 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zahnrad-Reduktionsmittels des erfindungsgemäßen Motors dargestellt. Der Unterschied zwischen diesem Zahnrad-Reduktionsmittel und dem oben beschriebenen besteht darin, daß die Zähne von zwei Zahnrädern innerhalb eines Zahriranzes angeordnet sind. Diese Zahnradanordnung macht eine weitere Herabsetzung der Reibungsverluste des Motors möglich und bringt eine größere Raumersparnis.

00 9835/ 0564 _oR|Q1NAU ..._/21

Der Rotor 53 bestellt wiederum aus einer permanenten Magnetscheibe, die zwischen zwei spinnenartigen Rundstücken angeordnet ist. Ein Glied 54 v/eist einen Stutzen 55 mit einem Querschnitt von DD-Porm auf, der zentral liegend in den Rotor 53 eingepaßt ist, so daß der DD-Schaft 55 in das Glied mit der DD-Öffnung 53* des Rotors eingepaßt ist. Weiter weist dieses G-lied drei Rippen 54*, die in gleichmäßigem Abstand voneinander auf diesem Glied 54 angeordnet sind auf, und die die Aufgabe narben die einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichende Yorrichtung mit Hilfe des Z-förmigen Drahtes 2ö zu stoppen.

Das Ritzelzahnrad 57 ist auf dem zentrisch angebrachten Lager 5b frei beweglich. Die hervorragenden Teile 58* des Zahnrades 58 sind in die Ausnehmungen 63 der Hülse eingebracht. Das Zahnrad 59 ist auf der Welle b1 montiert, so daß es mit dieser gedreht wird. Die Buchse 6ü wird in die Ausnehmung b4 der Hülse 11 eingebracht. Das Zahnrad 59» weiches einen Zahn mehr oder weniger als das Zahnrad 5b aufweist, befindet sich zwischen der Hülse 11 und dem Zahnrad 58 und ist frei beweglich.

In lig. 9 iß"t eine Aufsicht der Anordnung dargestellt, die die Wirkungsweise des Ritzelzahnrades 57 und der Zahnräder 58 und 59 verdeutlicht. Wenn sich der Rotor dreht, bewegt eich dae Ritzelzahnrad 57, welches frei beweglich auf der exztatrischen. Welle 56 angebracht ist, im Eingriff mit den beiden Zahnrädern. 59 und 58, wobei

009835/0SS4 bad original

_ 22 —

sich das Zahnrad innerhalb der Zahnräder 58 und 59 in Richtung des Pfeiles 65 dreht. Das Ritzelzahnrad 57 dreht sich über der exzentrischen Welle 56 in Richtung des Pfeiles 66,

Da das Zahnrad 39 einen Zahn mehr oder weniger als das Zahnrad 58 aufweist, dreht sich das Zahnrad 59 eine Zahnbreite weiter bezüglich des Zahnrades 58 bei jeder Umdrehung des Eotors.

Aus der Querscbnittsdarstellung in Fig. 10 ist ersichtlich, daß der Rotor 53 und die Reduktionszahnrad-Torrichtung so angeordnet sind, daß die Zahnräder 58 und 59 und das Ritzelzahnrad 57 zusammen mit dem Motor zwischen den beiden Hülsen 10 und. 11, die das Gehäuse des Motors darstellen, untergebracht sind. Die Rsibungsoberflächeη der Zahnrad-Reduktionsmittel sind um das Zentrum der Ausgangswelle 61 zusammengefaßt, so daß sie keinen beträchtlichen Druck auf den Motor ausüben. Das Ritzelzahnrad 62 ist ein Hilfsmittel zur Kopplung des Motors mit einer angetriebene Vorrichtung.

In Pig. 11 ist eine weitere Möglichkeit einer erfinaungsgemäßsn einwsggerichtete Drehbewegungen ermöglichenden Vor richtung dee MotorB ausgeführt. Das Glied b8 ist auf dem Rotor des Motors so aufgebracht, daß es mit diesen gedrent wird. Auf diesem Glied befinden sich des weitere» drei Rippen 69, 70 -usA 71, die im gleichen Abstand

.,- ^- QOS835/05S4

angebracht sind. Axial und in einer Linie mit dem Glied ist das Glied 72 aufgebracht, welches aus einem geeigneten, nicht magnetischen Material hergestellt ist. Das Glied weist an seinen. Ecken axiale Ausnehmungen auf, die zu dem Glied 6ö hin. gerichtet sind. In jeder dieser Ausnehmungen 74 ist eine Kugel 73 eingebracht, die aus einem geeigneten, magnetischen Material besteht. Das Glied 72 ist an der oberen Hülse 10 des Gehämsemotors befestigt.

In 3?ig. 12 ist die einweggerichtete Drehbewegungen zulassende Vorrichtung gemäß Pig. Il im Querschnitt dargestellt.

Die Kugeln 73 werden aus den Ausnehmungen 74 heraus hin zu dem Glied fc>8 mittels des permanenten Magneten des Rotors 75 gezogen.Wenn sieb, der Rotor 75 in Richtung des Pfeiles 76 dreht, werden die Kugeln in die Hohlräume 74 zurüofcgedriicktjund zwar mittels der schräg liegenden Oberflächen 69» 70 und 71. Wenn sich der Rotor 75 jedoch in der entgegsngesetzten Richtung des Pfeiles 76 dreht, werden die Kugeln 73» die in den Hohlräumen 74 gehalten werden, gegen die vertikalen !Teile der Oberflächen 69_f70 und 71 gedrücjtt.

• In dem-in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel werden vier Kugeln, dargestellt, die gegen drei schräge Oberflächen wirken. Simses Ausführungsbeispiel iat durch analoge,aber

. ./24

009835/0564 bad original

in der Ausfuhrungsform abweichende Anordnungen, beliebig ersetzbar.

Die beschriebenen Beispiele des erfindungsgemäßen Synchroninotors stellen nur AusführungsmöglichJceiten der Erfindung dar und beschränken dieselbe nicht auf diese Beispiele.

009835/0564 bad original

.../25

Claims

Ansprüche

1. Synchronmotor, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem aus einem Paar gegenüber angeordneter zylindrisch geformter, vorzugsweise passende geschlossene und offene Enden aufweisenden, eine Tielzahl von radial angeordneten, spitz aus dem geschlossenen Ende hervorragenden, sich zu dem offenen Ende hin erstreckenden, Polstücke tragenden Hülsen (10,11) zusammengesetzten Metallgehäuse, wobei die Polstücke mit den Polstücken der gegenüberliegenden Hülse paarig eineinander greifenden, zusammen den Kreis der Pole des Stators formend, einer in. dem Gehäuse ringförmig im Abstand zwischen den Statorpolen und den äußeren Wänden der zylindrisch geformten Hülsen (10,11) angeordneten Feldspule (12), einen eine Vielzahl hervorspringende Pole aufweisenden, drehbar in dem Gehäuse angeordneten, einen gleichmäßigen Luftspalt zwischen den hervorspringenden Polen und den Statorpoien bildenden Permanentmagnet-Rotor (15,14,15), eine einweggerichtete Drehungen ermöglichende, ein dem Rotor (13,14,15) angehöriges drehbares Glied (1b) und dem Gehäuse angehörige, den Rotor in einer Drehrichtung anhaltende Glieder (28,29) einschließende Vorrichtung, eine geschwindigkeitsredu- - zierende vollständig im Bereich der Begrenzung der

ess/oie* ^{BAD ΜΚ3ΙΝΑ1}- /-■

- 2b -

Feldspule (12) eingeschlossene, ein erstes von dem Gehäuse gestütztes Zahnrad *(34) und ein zweites, eine unterschiedliche Zahl von Zähnen gegenüber dem ersten Zahnrad aufweisendes und feststellbar auf der Ausgangswelle (36) montiertes Zahnrad (35) einschließende, die Kopplung des Rotors (13,14,15) mit der Ausgangswelle des Motors gewährleistende Vorrichtung, wobei die Ausgangswelle (36) konzentrisch mit dem ersten Zahnrad verlaufend und ein Ritzelzahnrad (21.) gleichzeitig in das erste und das zweite Zahnrad (34,35) eingreifend angeordnet ist, so daß das zweite Zahnrad in Beziehung mit dem ersten Zahnrad stehend sich dreht, wenn der Rotor in Drehung ist, besteht.

2. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einweggerichtete Drehbewegungen erlaubende Vorrichtung ein rotierendes, eine Vielzahl von radial im Abstand angeordneten Rippen (22,23,24) auf seiner Oberfläche aufweisendes, mit dem Rotor (13,14,15) verbundenes Glied (16), ein^vorzugsweise Z-förmig gebogenen, ein ersten und ein zweites Endteil (32,33) und ein gerade verlaufendes Zentralteil aufweisenden Draht (28), wobei das erste Endteil (32) leicht aus der den Z-förmigen Draht bildenden Ebene herausgebogen ist, an dem Zentral teil angreifende und gegenüber dem Gehäuse (10,11) festhaltende, die Rotation des Rotors (13,14,15) in

• einer Richtung erlaubende und in der anderen Richtung

BAD ORIGINAL

durch. Auflaufen der Bndteile (32,33) des Z-fömigen Drahtes (28) auf die Rippen (22,23,24) stoppende, den Z-förmigen Draht (28) aufnehmende Hilfsmittel (29) aufweist/

3. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichende Vorrichtung ein sich drehendes, eine Vielzahl von rampenartigen, schräg aus der Ebene heraus verlaufenden Oberflächen $9, 70, 71) aufweisendes Glied (68), ein aus nicht magnetischem Material bestehendes und an dem Gehäuse (10,11) befestigtes, eine Vielzahl von zylindrisch geformten, ausnehmungartigen, zu den Oberflächen (69,70,71) hin gerichteten Öffnungen (74), und aus ferromagnetischem Metall bestehende, in die ausnehmungartigen Öffnungen (74) eingebrachte, von dem Permanent-Magneten des Rotors (75) zu diesem hin angezogene, bei Rotation des Rotors in einer Richtung auf den Oberflächen (t>9»70,71) in. die Ausaehmungen (74) hineinlaufende und eine freie Ro.tation erlaubende und bei umgekehrter Drehrichtung des Rotors auf die vertikalen Kanten der Oberflächenteile ^9,70,71) auflaufende und die Rotation stoppende Kugeln (73) aufweist.

4. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der geschwindigkeitsreduzierenden Vorrichtung das zweite Zahnrad (35) einen Zahn mehr als das erste Zahnrad (34) aufweist, und daß die damit erreichte

009835/0564 _bad

Geschwindigiceitsreduktion gleich, dem reziproken Wert der Zahl der Zähne des ersten Zahnrades gegenüber dem zweiten Zahnrad ist.

5. Synchronmotor nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (34) una das zweite Zahnrad (35) der geschwindigkeitsreduzierenden Vorrichtung nach außen gerichtete Zähne aufweisen, und daß das Ritzelzahnrad (21) drehbar auf der an dem Rotor (14,15,13) befestigten Welle (1ϊ) angebracht ist, wobei bei Drehung des Rotors das Ritzelzahnrad (21) auf den Zähnen der Zahnräder (34>35) um diese herumgeführt abrollt.

b. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (5ö,59) der geschwindigkeitsreduzierenden Vorrichtung nach innen gerichtete Zähne aufweisen, und daß das Ritzelzahnrad (57) drehbar auf der exzentrischen Welle (56) des Rotors (75) in die Zähne der Zahnräder (5ö,59) eingreifend sich auf diesen abrollend angebracht ist.

7. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Stators radial angeordnet sind und ein das Starten des Motors gewährleistendes, in-homogenes Magnetfeld hervorbringen.

ü. Synchronmotor nach Anspruch 1, uadurch gekennzeichnet, daß die Pole des Stators radial iti Gruppen zu doppelt

?"■' 0:0983 5/0564 .../29

1638Λ56

breiten und einfach, breiten Polen angeordnet sind, und daß jede der Gruppen einen einfach breiten, radial angeordneten Pol aufweist, so daß die Erzeugung eines inhomogenen Magnetfeldes zum Starten des Synchronmotors gewahrleistet ist.

9. Synchronmotor nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, aaß jede der Hülsen (10,11) eine Vielzahl von radial im Abstand, angeordneten, aus dem geschlossenen Ende jeder Hülse zu dem offenen Ende hin herausragende, in die Zwischenräume der Pole der gegenüberliegenden Hülse eingreifende und zusammen einen Ring von Statorpolen bildende Poistücice aufweist.

10. Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Hülsen (10,11) vorgesehenen und aus diesen heraus geformten Polstücke so angeordnet sind, daß sie auf der ersten Hülse (10) in einem Verhältnis im Uhrzeigersinn gruppiert, der Anordnung der Pole auf der zweiten Hülse (11) in entgegengesetzter Uhrzeigerrichtung entsprechen.

11. Synchronmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Paar sich gegenüberstehender zylindrisch geformter, ein geschlossenes unu ein offenes Ende, sowie eine Vielzahl von radial im Abstand angeordneter, spitz aus dem geschlossenen Ende heraus sich zu dem offenen Ende hin erstreckender, Polteile aufweisender, Hülsen (lü,11)

009835/0564 bad owqwal

zusammengesetzten Metallgehäuse, wobei die Polteile paarig mit den Polstücken der gegenüberliegenden Hülse ineinandergreifend,den Kreis der Statorpole formen^, einer ringförmig im Gehäuse im Abstand zwischen den Statorpolen und den äußeren Wänden der zylindrisch geformten Hülsen (10,11) angeordnete Feldwicklung (12), einem eine Vielzahl von hervorspringenden, sich über der Peripherie desselben erstreckenden Polen aufweisenden, drehbar in dem Gehäuse montierten, einen gleichmäßigen Luftspalt zwischen den hervorspringenden Polen und den Statorpolen bildenden Permanentmagnet-Rotor (75), einem ein dem Rotor hinzugefügtes sich drehendes Glied (b8) und ein dem Gehäuse hinzugefügtes zurückhaiüendes Glied (72) einschließendes, die Sicherung der Rotordrehung in einer vorbestimmten Richtung gewährleistendes Hilfsmittel und einer geschwindigkeitsreduzierenden, den Rotor (75) mit der Motorausgangswelie (b1) koppelnden, innerhalb des Begrenzungsbereiches der Feldspule (12) angebrachten Vorrichtung besteht.

12. Synchronmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet', daßpdie geschwinüigkeitsreduzierende Vorrichtung ein erstes in das Gehäuse eingestecktes Zahnrad und ein zweites, feststellbar auf der Ausgangswelle montiertes,

,../31

009835/0564

BAD ORIGINAL

mit einer unterschiedlichen. Zahl von Zähnen gegenüber dem ersten Zahnrad vorsehenes Zahnrad aufweist, daß die Ausgangswelle konzentrisch gegenüber dem ersten Zahnrad angebracht ist, und daß ein Ritzelzahnrad, in das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad eingreifend, vorgesehen ist.

Patentanwälte

Seiler u. Pfenning

009835/0 56 4 bad original

Leerseite