Im Betrieb des Motors wird Wechselstrom der Erregerspule 38 zur Erregung
des Feldes ageführt, wobei in den Erregerplatten 32 und 34 und in ihren entsprechenden
Polen 40 und 42 entgegengesetzte Augenblickspolaritäten erzeugt werden, die sich
in ihrer Phase mit dem Wechselstrom ändern, während die Polflächen 50 des Rotors
24 mit den Erregerpolen 40, 42 zusammenwirken und den Rotor synchron mit der Änderung
des Stromes antreiben.
und es ist eine nachgiebige Vorrichtung 62, vorzugsweise eine
Feder vorgesehen, die normalerweise den Rotor 24 in axialer Richtung teilweise aus
dem Feld, d.h. aus der optimalen Deckung mit den Erregerpolen 40, 42 (Fix. 2) bringt.
Der Rotor 24 ist in axialer Richtung in diesem Falle dadurch verschiebbar, daß die
den Rotor aufnehmende Welle 46 einen Freiheitsgrad für die. axiale Bewegung in.
ihrer Lagerung 44 erhält. Die Feder 62, die in diesem Falle eine Spiraldruckfeder
ist, umgibt die Rotorwelle 46 und wird zwischen dem Rotor 24 und die Wellenlagerung
44 eingesetzt, wobei die Feder in diesem Augenblick nicht vorgespannt ist, außer
durch das Gewicht des leerlaufenden Rotors in dem Beispiel vertikaler Motorstellung
nach Fig. 2.
nur bei irgendwelchen Abstoßungen des Rotors
aus dem Feld,
sondern auch, wenn der Rotor in das Feld bei jeder Halbperiode des angelegten Stromes
hineingezogen wird (Fig. 3), da die @Rotorpole
dann vorwiegend in Deckung
mit den Erregerpolen entgegengesetzter Polarität zu den geeigneten Augenblicken
stehen. ' Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Feder 62 vorzugsweise genügend schwach
sein muß, damit sie ermöglicht, da# die polaren magnetischen Kräfte den Rotor in
seiner Anlaufphase in optimale bzw. vollständige Deckung mit den Erregerpolen bringen
und den laufenden Motor in diesem Zustand halten, sie soll jedoch so kräftig sein,
daß sie den leerlaufenden Rotor aus der optimalen Deckung mit den Erregerpolen in
allen Motorstellungen einschließlich der vertikalen Stellung hält, in der die Feder
der vollen Schwerkraft des Rotors unterworfen ist (Fig. 2). Weiter ergibt sich aus
Vorstehendem, daß die axiale Anlaufvibration des Rotors 24 durch die polaren magnetischen
Kräfte in Zusammenspiel mit der Feder 62 durch Kräfte, die einem Motoranlauf Widerstand
leisten, überhaupt nicht beeinträchtigt wird, und damit insoferne unwiderstehlich
ist, als der stark erregte Rotor auf die polaren magnetischen Kräfte mit dem gleichen
unwiderstehlichen Anlaufbestreben anspricht. Insbesondere wiät eine axiale Anlaufvibration
des Rotors auf diese Weise sogar in Zusammenspiel mit den polaren magnetischen Kräften
dahin, daß der Rotor in zusätzliche Vibration um sei-
ne Achse versetzt wird,
falle dies für
seinen Anlauf erforder-
lich ist, wobei dann
die polaren magnetischen
Kräfte auf den
extrem stark erregten Rotor
einen
besondere kräftigen Anlauf-
effekt ausüben, der sogar ausnehmend
hohe-, dem Anlaufvorgang
entgegenwirkende Widerstandskräfte
überwindet. Wenn die Polflächen 50 des als Beispiel angegebenen Rotors 24 identische
Umfangsbreite aufweisen und von gleicher Anzahl wie die Erregerpole 40 und 42 sind
und wenn man davon ausgeht, daß die Polflächen 50 des Rotors 24 in ihrer Leerlaufstellung
im Winkel etwa in Deckung mit ihren nächstliegenden Erregerpolen stehen (Fig. 1
und 2), was aufgrund der üblichen zurückhaltenden letzten Polarität der Erregerpole
zwischen Motorstillständen der Fall wäre, kann es sein, daß die polaren magnetischen
Kräfte in den anfänglichen axialen Rotoranlaufvibrationen einen Winkelverschiebungseffekt
auf den Rotor ausüben,. der nicht ausreicht, um jeden beliebigen Widerstand, der
dem Anlauf entgegenwirkt, zu überwinden. Die polaren magnetischen Kräfte sind jedoch
soweit unsymmetrisch,, sogar bei verhältnismäßig eng gehaltenen Toleranzen in der
Größe und der Zuordnung der Erreger- und Rotorpole, damit der axial vibrierende
Rotor in eine ausreichende Winkelbewegung verschoben wird, damit er in zusätzliche
Vibration um seine Achse
kommt, wobei der Rotor dann so stark erregt ist,
daß die polaren magnetischen Kräfte plötzlich oder stufenweise, je nach dem Anlaufwiderstand,
aber sicher und mit erhöhter Kraft den Rotor in einen Selbstanlauf zwingen. Damit
ist die vorliegende.., den Rotoranlauf unterstützende Vörrichtung sogar für ein
zuverlässiges Anlaufen bisher unzuverlässig arbeitender und unbrauchbarer Anlaufvorrichtungen
geeignet, wie z.B. der Rotor 24 mit den symmetrischen Polen für optimales Laufdrehmoment.
Natürlich wird ein sicherer und theretisch augenblicklicher Selbstanlauf eines Rotors
mit der erfindungsgemäßen, den Anlauf unterstützenden Vorrichtung dadurch verstärkt,
daß der Motor für einen ver-
besserten Selbstanlauf wie die meinten:
Rotoren eine
gewisse
ünsymmetrie in der Polflächenanordnung aufweist,
d.h. eine Polflächenanordnung, bei der ein Teil der Polflächen außer
Deckung
mit ihren nächstliegenden Erregerpolen ist, wenn die übrigen Polflächen in Deckung
mit ihren nächstliegenden Erregerpolen sind. Die vorliegende, den Rotoranlauf unterstützende
Vorrichtung ist auch baulich besonders einfach und billig in der Herstel-. lung,
da nur die Feder 62 erforderlich ist. Diese Vorrichtung ist in ihrer Rotorvibrationswirkung
und damit im Rotoranlauf enorm leistungsfähig und zuverlässig. Während die Erregerpole
beider Sätze in dem beispielsweise angegebenen Motor nach den Figuren 1-3 in Längsrichtung
parallel zur Rotorachse angeordnet sind und auch gemeinsam über die gleiche Länge
der Rotorachle verlaufen, arbeitet die vorliegende, den Rotoranlauf unterstützende
Vorrichtung mit den beschriebenen wichtigen Vorteilen, ferner auch bei einem Motor
mit jeder beliebigen anderen Erregerpolanordnung. Wähend der beispielsweise angegebene
Rotor 24 mit Polflächen versehen ist, deren Anzahl gleich der der Erregerpole ist
und die identische Umfangsbreite aufweisen, sowie sogar kontinuierlich miteinander
verlaufen, arbeitet die vorliegende, den Rotoranlauf unterstützende Vorrichtung
auch unter Beibehaltung aller Vorteile bei einem Motor mit jedem bekannten Permanentmagnetrotor,
z.B. einem Rotor mit im Abstand versetzten Polflächen gleicher oder unterschiedlicher
Breite oder einem Rotor mit ausgeprägten Polflächen, um nur einige Anwendungsfälle
zu nerven. Es sind eine große Anzahl von Motoren, die mit der angegebenen, den Rotoranlauf
unterstützenden Vorrichtung versehen waren, umfangreichen Prüfungen unterzogen wurden,
und zwar unter normalen Anlaufbedingungen wie auch unter ausnehmend
schweren
Versuchsbedingungen, bei denen die Motoren ohne diese den Anlauf unterstützende
Vorrichtung alle versagten; diese Versuche, einschließlich Lebensdauervereuche zeigten
die
ab-
solute Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Rotoranlauf
unter allen den Anlauf stark behindernden Bedingungen einschließlich
Motorbelastungen, die nur durch das gegebene lauErehmoment der Rotoren begrenzt
warn.
über die gleiche länge der Rotorachse verlaufen und der Rotor in seiner Leerlaufstellung
in axialer Richtung über die Erregerpole hinausragt (Fig. 2), zeigen die Figuren
4 und 5 einen abgeänderten Motor 20a mit Erregerpolen 40a, 42a, bei dem der Rotor
24a in seiner Leerlaufatellung (Fig: 4) außerhalb der vollen Deckung mit allen Erregerpolen
steht und trotz--
allen Erregerpolen einnimmt, jedoch beinahe vollständig in Deckung
ist und mit einer Vielzahl von Erregerpolen (Fig. 4) in voller Deckung sein kann,
ist der Rotor im Lauf in optimaler Deckung mit allen Erregerpolen (Fig. 5). Mit
einer der-. artigen oder einer ähnlichen Erregerpolanordnung wird bei einer erneuten
Felderregung nach einem Rotorstillstand erreicht, daß die polaren magnetischen Kräfte
unmittelbar und optimal den Rotor in axiale Vibration wie auch in seine Dreh-Bewegung
versetzen. Während der Rotor 24 in dem beschriebenen Motor nach den Fig. 1-3 auf
seiner Welle 46 befestigt ist, welche drehbar und auch in axialer Richtung in dem
Lager 44 verschiebbar ist, zeigt der abgeänderte Motor 20a, der vorstehend beschrieben
wurde, die Ausführung der Befestigung der Rotorwelle 46a im mittleren Kern 30a zur
Abstützung, und das lose Aufsetzen des Rotors 24a der Welle 46a, damit er drehbar
und axial darauf verschiebbar ist, während das Ritzel 48a im Rotor 24a befestigt
ist. Es wird nunmehr Bezug auf die Figuren 6-11 genommen, die einen Motor 20b mit
einer abgeänderten, den Rotoranlauf unterstützenden Vorrichtung 60b zeigen; diese
Vorrichtung 60b wirkt zusätzlich dazu, daß der Rotor in axiale Anlaufvibration gebracht
wird, auch in der Weise, daß der Rotor zwangsläufig
im Winkel aus seiner
leerlaufstellung verschoben wird. Die vorliegende, den Rotoranlauf unterstützende
Vorrichtung 60b
der Rotor teilweise in Deckung mit den Erregerpolen 40b und 42b
steht, und diese Feder 62b wirkt in Verbindung mit den magnetischen Kräften der
permanentpolarisierten Rotorpole 50b und der Erregerpole 40b und 42b bei einer erneuten
Erregung des Feldes nach einem Rotorstillstand in der Weise, daB der Rotor 24b in
axiale Anlaufvibration versetzt wird, wobei der Rotor beim Anlauf in die axiale
Stellung nach den Figuren 9 und 11 läuft, in denen er in optimaler Deckung mit den
Erregerpolen steht. Eine axiale Anlaufvibration des Rotors tritt über einen a.ialen
Bereich auf, dessen eines Ende durch die Rotorstellung in den Figuren 9 und 11 und
dessen anderes Ende durch die Rotorstellung in Fig. 10, d.h. die Stellung zwischen
den Stellungen in den Figuren 7 und 9 definiert ist, wobei der Rotor bei der ersten
oder bei einer nachfolgenden Polarisierung der Erregrpole bei einer erneuten Erregung
des Feldes von seiner Leerlaufstellung in Fig. 7 in seinen Yibrationsbereich gezogen
wird. So ist der Rotor 24b so gezeigt, daß er unsymmetrische Polflächen für einen
verbesserten Selbstanlauf aufweist, wobei der beispielsweise Rotor engere Polflächen
50b' und breitere Polflächen 50b11 unter den übrigen Polflächen 50b gleicher Breite
besitzt. in bezug auf die Winkelverschiebung des Rotors 24b auf der Leerlaufstellung
bei der axialen Anlaufvibration ergibt die vorliegende, den Rotoranlauf unterstützende
Vorrichtung 60b eine Drehbarkeit, jedoch keine wesentliche axiale Verschiebbarkeit
der Rotorwelle 46b in ihren Lagern im mittleren Kern 30b und des zusätzlichen Lagers
70 in diesem Falle (Fig. 7), ferner ergibt sich eine freie Drehung und axiale Versch
iebbarkeit des Rotors 24b auf-der Welle 46b, wobei das Wellenelement
nicht von der Stelle rühren können, bringen die
zusammenwirken-
den
Elemente 74 und 76 den Rotor einmal oder wiederholt in eine Winkelverschiebung,
bis er in einer Richtung anläuft, wobei entweder das Nockerielement 76 oder das
Nockenelement 78 auf dem Rotor die Rotorwelle 46b und die Belastung
am Mitnehmerelement
74 erfassen. Der Mitnehmerbolzen 74 weist einen kleinen seitlichen Abstand in der
Nut 80 auf (Fig. 10 und 11), damit gewährleistet ist, daß der Rotor 24b oder die
Welle 46b ein gewisses Sliiel hat, um seitlich auszuweichen, je nach dem geringsten
Widerstand, damit ermöglicht wird, daß die polaren magnetischen Kräfte den Rotor
in eine anfängliche. axiale Vibration und, fall ies erforderlich ist, auch in eine
Vibration um seine Achse versetzen, ohne daß eine Nockenwirkung von den Elementen
74 und 72 her eine Behinderung darstellt, bis die polaren magnetischen Kräfte ein
genügend großes Drehmoment in dem axial vibrierenden Rotor erzeugen, daß die Nockenwirkung
ihmn Einfluß auf den Rotoranlauf ausübt. Während die Nockenseiten 76 urid 78 der
Nut 80 entgegengesetzt abgeflacht sein können, wie in den Figuren 10 und 11 gezeigt
ist, und der kegelstumpfförmige Bolzen 74 umgekehrt werden kann, so.daß er mit seinem
Umfang parallel zu diesen Nockenseiten liegt, werden diese Nockenseiten 76 und 78
vorzugsweise abgeflacht und der kegelstumpfförmige Bolzen 74 wird in der gezeigten
Weise angeordnet, so daß ihr Zusammenwirken nicht den polaren magnetischen Kräften
entgegenwirkt, sondern sie tatsächlich unterstützt, indem der Rotor im :Lauf etwa
in optimaler Deckung mit den Erregerpolen gehalten
wird (Fig. 9 und 11).
Das
Mitnehmerelement 74 der Antriebskupplung zwischem dem Rotor 24b und seiner Welle
46b wird von der Welle 46b in diesem Fall durch Zwischenschaltung eines Bauteiles
86 aufgenommen, das die Form einer Torsionsfeder annehmen kann, deren starren Endarme
. 88 und 90 entsprechend mit der Welle 46b verankert sind und das Mitnehmerelement
74 (Fig. 6) aufnehmen sowie dazwischen ein nachgiebiges, auslenkbares, in vorliegerd?m
Falle teilkreisoförmiges Teil 92 kleinerer Breite als der Endarme 88 und 90 aufweist,
wobei das Federelement 86 vorzugsweise eine Blattfeder gleichförmiger Dicke ist,
deren Ebene senkrecht zur Rotorachse steht. Das Federbauteil 86 ist so ausgelegt
und angeordnet, daß es das volle Laufdrehmoment des Rotors für den Antrieb sogar
bei maximaler Motorbelastung überträgt, die der Rotor antrieben kann, wobei das
Federstück 92 auf die Drehmomentübertragung über eine nachgiebige Spannung anspricht
und dadurch auch in der Weise wirkt, daß der Belastungsantrieb von dem Rotor geglättet
wird. Das Federbauteil 86 ist dabei auch in axialer Richtung nachgiebig ausgebildet
und beeinflußt somit nicht die polaren magnetischen Kräfte, wenn diese den Rotor
im lauf in optimaler Deckung tit den Erregerpolen halten. Mit der den Rotoranlauf
unterstützenden Vorrichtung 60b, die eben beschrieben wurde, wird somft am stärksten
ein keilförmig erfolgendes Anstoßen der Motorbelastung und am wenigsten eine optimal
verstärkte Erregung des Rotors erreicht, wobei der Rotor in jedem Fall auf die polaren
magnetischen Kräfte mit einem sicheren Selbstanlauf anspricht.