DE1788180A1

DE1788180A1 - Vorrichtung zur einweg-richtungsvorgabe beim starten eines synchronmotors oder dergleichen

Info

Publication number: DE1788180A1
Application number: DE19671788180
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1966-02-23
Filing date: 1967-01-20
Publication date: 1976-08-12
Also published as: DE1788179C3; DE1638456C3; GB1116293A; DE1788179A1; DE1638456B2; US3427485A; FR1508419A; DE1788179B2; DE1638456A1

Description

1788 Ί 80

PFENNING · MAAS .SEILER · MEINIG - LEMKE · SPOTT

PATENTANWÄLTE
BERLIN . MÖNCHEN · AUGSBURG

J. Pfenning, Dlpl.-lng. · Berlin

. Dr.l.Maas, Dlpl.-Chem. · München

* Patentanwälte Pfenning. Maas. Seiler · MeInIg. Lemke -Spott H. Seiler, DIpr.-Ing. · Berlin

K. H. Melnlfl, DlpL-Phys. · Berlin d. M. Lemke, Dlpl.-lng. · Augsbure P 17 88 180.0-32 ⁰^.G. Spott, Dlpl.-Chem.· München

BÜRO BERLIN:

D1000 Berlin 19 Oldenburgallee 10

Telefon: 030/3045521/30455 22

Telegrammadresse: . . Seilwehrpatent

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Me/schu 12. Februar 1976

P.R. MALLORY & CO. INC. 3029 E Washington Street, Indianapolis, Indiana,USA

Vorrichtung zur Einweg-Richtungsvorgabe beim Starten eines Synchronmotors oder dergleichen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einwegvorrichtung für den Start eines Synchronmotors.

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 etwa in zeitgebenden Vorrichtungen, wie beispielsweise in automatischen Zeitfolgeschaltern von Waschmaschinen oder dergleichen. Dabei ist es das Bestreben, die zeitgebenden Vorrichtungen kleiner zu gestalten als es die bisherigen derartigen Vorrichtungen sind.

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Die vorliegende Erfindung liefert eine Einweg-Richtungsvorgabe-Vorrichtung für einen Synchronmotor, die im Vergleich zu den bisher bekannten in ihren Abmessungen kleiner und im Aufbau einfacher und wirkungsvoller ist.

Viele Synchronmotore, die einen Rotor mit permanenten Magneten aufweisen, starten nicht immer unter zuverlässigen Bedingungen, wenn der Strom angelegt wird. Die Ursache der schlechten Funktion liegt in einer Gleichgewichtsbeschaffenheit zwischen den Kräften, die die Rotation des Rotors in einer Richtung bewirken und gleichen und entgegengesetzten Kräften, die den Rotor in der entgegengesetzten Richtung antreiben wollen. Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Vorkommnisses ist beträchtlich vergrößert, wenn die magnetische Bauweise symmetrisch ist. Jede Asymmet 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 usw. erreicht wird, vergrößert die 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. iMSPE^^P-

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Synchronmotor zu schaffen, der eine neue und wirkungsvolle einweggerichtete Vorrichtung aufweist, die eine exakte Rotation und Drehrichtungsvorgabe des Rotors sichert.

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 einfache Punktionsweise dargestellt werden

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen. Es bedeuten:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer kompletten Ausführungsform des MOtors mit Einwegvorrichtung;

Fig. 2 eine Teilansicht des MOtors zur Darstellung der Lage der Vorrichtung, die nur eine Bewegungsrichtung zuläßt innerhalb des MOtors;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Synchronmotor;

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ORIGINAL

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Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der einweggerichtete Drehbewegungen zulassenden Vorrichtung, und

Fig. 5 einen Querschnitt zur Darstellung der Wirkungsweise der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung.

In Figur 1 sind in einer auseinandergezogenen perspektivischen Darstellung die einzelnen Teile einer Ausführungsform des die Einweg-Vorrichtung aufnehmenden Synchronmotors dargestellt.

Der Motor ist zwischen der oberen Hülse 10 und der unteren Hülse 11, die zusammengehalten das Gehäuse bilden, untergebracht. Das Material dieser Hülsen 10 und 11 kann aus einfachem, kaltgewalzten Stahl 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 sie parallel zu der Zentralachse angeordnet sind und sich über den Rand jeder Hülse hinaus erstrecken.

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ORDINAL INSPECTED

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Die Größe der beiden Hülsen 10 und 11 ergibt sich aus den Charakteristiken der Konstruktion des Motors. Die Hülsen 10 und 11 der beispielsweisen Ausführungsform haben einen Durchmesser von ungefähr 5 cm und eine Tiefe von etwa 0,6 cm. Alle Pole sind dabei mit einem Radius von etwa 1,5 cm angebracht und ragen etwa 0,3 cm über den RAnd jeder Hülse hinaus.

Die Spule 12 ist eine isolierte Spule und 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 Ausführungsbeispiel besteht die Spule 12 aus annähernd 5000 Windungen von 40-A.-Windungen, und zwar aus lackiertem Kupferdraht, der, wie in Figur 1 gezeigt, in mit Litze isoliertem Draht endet.

Der Rotor des MOtors besteht aus einer Permanent-Magnetscheibe 13, die zwischen zwei spinnenartigen Rundstücken 14 und 15 einges shlossen ist. Jedes dieser spinnenartigen Rundstücke 14 und 15 hat 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.

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ORIGiNAL INSPECTED

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Diese spinnenartigen Rundstücke können aus einfachem kaltgewalzten Stahl, vorzugsweise aus geglühtem Stahl hergestellt werden. Die Permanent-Magnetecheibe 13 ist so magnetisiert, daß eine ihrer Oberflächen den Nordpol und die gegenüberliegende Oberfläche den Südpol bildet, übereinstimmend damit sind die Arme der spinnenartigen Rundstücke magnetisiert, so daß die Peripherie des Rotors eine vorbestimmte Zahl von sich abwechselnden Nord- und Südpolen darstellt.

Die Gesamtanordnung bestehend aus den zwei spinnenartigen Rundstücken 14 und 15 und der Permanent-Magnetscheibe 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 einweggerxchtete 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-Magnetscheibe 13 und die Ausnehmung 20 in dem Rundstück 15 hindurchführt. Ein Ritzelzahnrad 21 ist drehbar auf der Welle 17 angebracht.

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Die obere Fläche des Gliedes 16 ist mit drei in gleichem Abstand radial angebrachten Rippen 22, 23 und 24 versehen, die sich von der Peripherie dieser Oberfläche zum Zentrum hin erstrecken und vor Erreichung desselben enden« Diese drei Rippen begrenzen drei gleich lange, an der Peripherie der Oberfläche des Teiles 16 angeordnete, rinnenförmige Teile 25, 26 und 27. Die Rippen 22, 23 und 24 und die Teile 25, 26,und 27 bilden einen Teil der einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichenden Vorrichtung, die aus dem Glied 16, dem Z-förmigen Draht 28 und der Buchse 29 besteht. Der Z-förmige Draht 28 ist in die Kerbe 30 der Buchse 29 (siehe auch Figur 3) eingebracht, wobei die Buchse 29 in die Ausnehmung 31 der oberen Hülse 10 eingesteckt ist. Das eine Ende 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 einen Richtung dreht, daß andererseits die Enden 32 und 33 des Z-förmigen Drahtstückes jedoch über den oberen Rand der Rippen hinweggehoben werden, wenn sich der Rotor in der entgegengesetzten Richtung dreht. Dabei sitzen die Enden 32 und 33 des Z-förmigen Drahtes 28 gleitend in den Teilen 25, 26 und 27 des Gliedes 16.

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ORIGINAL INSPECTED

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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 den erfindu ngsgemäßen Motor aufnimmt.

Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des MOtors. Wenn sich der MOtor 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 Figur 2 ist beispielsweise sichtbar, daß das Ende 33 gegen die Rippe 24 drückt, so daß die Drehbewegung des Rotors gestoppt wird. Aus der Figur 2 ist weiter ersichtlich, daß jeweils ein einfach breiter Statorpol zwischen je einem Paar von doppelt breiten Statorpolen angeordnet ist, welche sich anliegend an der Feldspule 12 befinden.

Figur 3 stellt einen Querschnitt dar.

Der Querschnitt zeigt die strukturelle Anordnu-ng der Feldspule 12 des Rotors, welcher sich zwischen den spinnenartigen Rundstücken 14 und 15 bzw. der permanenten Magnetscheibe 13, dem Zahnrad-Reduktionsgetriebes mit dem Ritzelzahnrad 21, dem aufgesteckten Zahnrad 34 und dem Zahnrad 35 und der die einweggerichtete Drehbewegung

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ermöglichenden Vorrichtung, welche de Z-förmig gebogenen Draht 28 und die Rippen 22, 23 und 24 einschließt, befindet. Weiter ist aus Figur 3 ersichtlich, daß die einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichende Vorrichtung, der Rotor und das Zahnrad-Reduktionsmittel innerhalb der Feldspule 12 angebracht sind. Somit ist der erfindu ngsgemäße Motor in einer kompakten Ausführungsform möglich und zeichnet sich besonders durch eine sehr flache zylindrische Form mit einer minimalen Zahl von beweglichen Teilen 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.

In Figur 4 ist eine weitere Möglichkeit einer erfindungsgemäßen einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichenden Vorrichtung des Motors ausgeführt. Das Glied 68 ist auf dem Rotor des Motors so aufgebracht, daß es mit diesem gedreht wird. Auf diesem Glied befinden sich des weiteren drei Rippen 69, 70 und 71, die im gleichen Abstand voneinander angebracht sind. Axial und in einer Linie mit dem Glied 68 ist das Glied 72 aufgebracht, welches aus einem geeigneten, nicht magnetischen Material hergestellt ist. Das Glied 72 weist an seinen Ecken axiale Ausnehmungen auf, die zu dem Glied 68 hin gerichtet sind. In jeder dieser Ausnehmungen 74 ist eine Kugel 73 eingebracht, die aus einem geeigneten,

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ORIGINAL INSPECTED

178° ] 8U

-ιο-Ι

j magnetischen Material besteht. Das Glied 72 ist an der oberen Hülse 10 des Gehäusemotors befestigt.

In Figur 5 ist die einweggerichtete Drehbewegungen zulassende Vorrichtung gemäß Figur 4 im Querschnitt dargestellt.

Die Kugeln 73 werden aus den Ausnehmungen 74 heraus hin zu dem Glied 68 mittels des permanenten Magneten des Rotors-

75 gezogen. Wenn sich der Rotor 75 in Richtung des Pfeiles

76 dreht, werden die Kugeln in die Hohlräume 74 zurückge-

drückt, und zwar mittels der schräg liegenden Oberflächen 69, 70 und 71. Wenn sich der Rotor 75 jedoch in der entgegengesetzten Richtung des Pfeiles 76 dreht, werden die Kugeln 73, die in den Hohlräumen 74 gehalten werden, gegen die vertikalen Teile der Oberflächen 69, 70 und 71 gedrückt

In dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel werden vier Kugeln dargestellt, die gegen drei schräge Oberflächen wirken. Dieses Ausführungsbeispiel ist durch analoge, aber in der Ausführungsform "abweichende Anordnungen beliebig ersetzbar.

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Claims

178"ί ΒU ■ - - Ii - j. Ansprüche

1. Vorrichtung zur Vorgabe einer von zwei möglichen

i Drehrichtungen beim Start von Synchronmotoren oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet , daß die exnweggerichtete 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) , einen vorzugsweise Z-förmig gebogenen, ein erstes 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 Zentralteil angreifende und gegenüber dem Gehäuse (10, 11) festhaltende, die Rotation des Rotors (13, 14, 15) in einer Richtung erlaubende und in der anderen Richtu ng durch Auflauf .en der Endteile (32, 33) des Z-förmigen Drahtes (28) auf die Rippen (22, 23, 24) stoppende, den Z-förmigen Draht (28) aufnehmende Hilfsmittel (29) aufweist.

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Τ78Π80

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einweggerichtete Drehbewegungen ermöglichende Vorrichtung ein sich drehendes, eine Vielzahl von rampenartigen, schräg aus der Ebene heraus verlaufen den Oberflächen (69, 70, 71) aufweisendes Glied (68), ein aus nicht magnetischem Material bestehendes und an dem Gehäuse (10, 11) befestigtes, eine Vielzahl von zylindrisch geformten, ausnehmungsartigen, 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 (69, 70, 71) in die Ausnehmungen (74) hineinlaufende und eine freie Rotation erlaubende und bei umgekehrter Drehrichtung des Rotors auf die vertikalen Kanten der Oberfläöhenteile (69, 70, 71) au laufende und die Rotation stoppende Kugeln (73) aufweist.

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