DE2018333C3 - Verschiebeankermotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verschiebeankermotor mit zylindrischer Luftspalibohrung und einem aus zwei koaxialen Teilen bes :henden Rotor mit einem äußeren, an seiner Peripherie mit Nuten für Cine Rotorwicklung versehenem Rotorteil, der eine konische Bohrung aufweist, in die ein innerer, kegelstumpfförmig ausgebildeter Rotorteil hineinragt, wobei beide Rotorteile auf der Motorwelle drehfest, jedoch relativ zueinander in Achsrichtung der Welle Verschiebbar angeordnet sind und der verschiebbare Rotorteil mit einer bei stromlosem Motor durch Federkraft betätigten Bremse verbunden ist.

Wenn der Motor nicht an Spannung gelegt ist, ist er gebremst, so daß zwischen den beiden Rotorteilen ein kleiner innerer Luftspalt entsteht.

Wenn der Motor an das elektrische Netz geschaltet ist, ziehen sich die beiden Teile des Rotors untereinander an, die Bremse wird geöffnet und der Motor lunktioniert wie ein gewöhnlicher Motor.

Diese Art von Motoren werden im Kranbetrieb, für Aufzüge und allgemein für den Antrieb von Hcfcezeugen eingesetzt. Ebenso werden diese Motoren vielfach verwendet für den Antrieb von Werkzeugmaschinen und noch für viele andere Zwecke.

Eine bekannte Ausführung ist der Verschiebeanker-Asynchronmotor mit kegelförmigen Rotor. Bei «licsen Motoren ist der Luftspalt zwischen Stator und Rotor von Oberflächen mit gleicher Kegelform begrenzt bzw. von der äußeren Oberfläche des Rotors und der inneren Oberfläche des Stators. Der Rotor ist hierbei für eine kleine axiale Verschiebung eingerichtet und ist solidarisch mit dem beweglichen Teil der Bremse. Wenn der Motor abgeschaltet ist, wird der kegelförmige Rotor verschoben, vergrößert den Luftspalt und die Bremse ist blockiert. Wenn der Motor eingeschaltet wird, wird der Rotor in das Innere des Stators gezogen, die Bremse wird geöffnet und der Motor kann wie ein gewöhnlicher Motor arbeiten. Da der Rotor eine Seitenbewegung zusammen mit seiner Achse ausführt, ist seine Lagerung auf Kugellagern kompliziert, abgesehen davon, daß das Antriebsritzel am Achsenende ausschließlich mit geraden Zähnen versehen sein muß, welche ein axiale Verschiebung des Rotors mit se'mer Achse erlauben. Ebenso sind Asynchronmotoren mit Feldverschiebung bekannt, bei weichen der Stator länger als der Rotor ist und der Rotor an einem seiner tindpunkte eine Umlenkvorrichtung besitzt, weiche einen Teil

ίο des Magnetfeldes axial zum Bremsanker lenkt. Diese Lösung hat den Nachteil einer unvollständigen elektromagnetischen Ausnützung, da der wirksame Rotor kurzer als der Stator ist.

Durch die deutschen Gebrauchsmuster 1 710 735 und 1 746 098 wie auch durch die deutsche Patentschrift 877 346 sind Verschiebeankermotoren der vorstehenden Art bekannt.

Nach den genannten deutschen Gebrauchsmustern weist der äußere Rotorteil in axialer Richtung zwei Bereiche auf, nämlich den eigentlichen Rotorbereich sowie den Bereich, über den sich die konische Bohrung erstreckt und in dem wenigstens teilweise eine oder mehrere koaxiale bzw. konzentrisch zur Welle liegende Federn zum Verschieben des inneren Rotorteils untergebracb; sind. Nachteilig ist bei diesen bekannten Verschiebeankermotoren die Tatsache, daß die für die Größe der Bremskraft maßgebliche Konusfläche relativ klein ist und die für die Feder bzw. Federn vorzusehende Aussparung eine Schwächung des magnetisch aktiven Rotorquerschnitts zur Folge hat.

Bei dem eingangs zitierten Verschiebeankermotor nach der deutschen Patentschrift 877 346 sind diese Nachteile dadurch beseitigt, daß sich die konische Bohrung über die gesamte axiale Länge des äußeren Rotorteiles erstreckt und das innere Rotorteil über Bolzen mit der Bremse verbunden ist, wobei die koaxial außerhalb des Rotors angeordneten Federn zur Betätigung der Bremse einerseits an letzterer und andererseits an einem mit dem äußeren Rotorteil verbundenen Flansch, durch den sich die Bolzen erstrecken, abgestützt sind. Bei diesem Aufbau ist es erforderlich, mindestens zwei bis drei auRennittig angeordnete Federn vorzusehen, und es ist schwierig, wenn nicht gar unmöglich, durch entsprechende Justierung der Spannungen dieser Federn mittels der dafür vorgesehenen Einstellschrauben einen gleichmäßigen Anpreßdruck der Bremsen sicherzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Vcrschiebeankermotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in sicherer und einfacher Weise auf dem ganzen Umfang der Bremsfläche ein gleichmäßiger Anpreßdruck bei stromlosem Motor erzielt wird und bei dem trotzdem die für die Größe der Bremskraft maßgebliche Konusfläche über die ganze Rotorbreite erstreckt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der innere Rotorteil auf der Motorwelle unverschiebbar und der äußere Rotorteil als Verschiebeanker an zwei auf der Motorwelle verschiebbaren Halteringen befestigt ist, von denen einer kraftschlüssig mit einer konzentrisch um die Welle angeordneten Feder verbunden ist.

Die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich bei jedem elektrischen Motorentyp angewendet werden, sowohl für Einphasen- oder Mehrphasen-Wechselstrom als auch für Gleichstrom.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel

eines Asynchronmotors mit Kurzschlußläufer und eingebauter Bremse gemäß der Erfindung an Hand tier Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 stellt einen Längsschnitt durch einen Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer dar, in der meist gebrauchten Ausführung mit einem inneren Rotorteil, der die ganze Länge des Rotors einnimmt.

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit über die Abstützung der Bremsfeder.

F i g. 3 gibt einen Querschnitt durch den gleichen Motor wieder, wobei man die Form der Bleche für Stator und Rotor des Motors sehen kann.

Fig.4 stellt einen Querschnitt durch eine andere Ausführung gemäß der Erfindung dar, wobei die Bleche des Rotors ein wenig anders geformt sind als in der F i g. 3: in den F i g. 3 und 4 sind die Wicklungen auf Stator und Rotor nur in einem Teil der Nuten dargestellt.

F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt durch einen der Erfindung entsprechenden Motor, und /war in einer Ausführung mit kegelförmigem inneren Rotorteil, welcher kürzer ist als die Länge des P norpaketes.

Der Elektromotor gemäß F i g. 1 und 2 besieht aus einem Statorkern 1 aus magnetisierbaren Blechen, welcher in einem Gehäuse 2 mit Lagerschilden 3 und 4 befestigt ist. derart, daß der Stator unbeweglich im Raum ist. Der Stator ist mit Nuten 5 (F i g. 3, 4) versehen, welche die Statorwicklung 6 tragen und welche vom Netz mit Strom versorgt wird.

Im Inneren des Stators kann sich ein zylindrischer Rotor drehen, wobei zwischen Stator und Rotor ein kleiner Luftspalt Λ verbleibt.

Der Rotor besteht aus zwei konzentrischen Rotorteilen, welche durch eine kegelförmige Fläche bzw. einen zusätzlichen Luftspalt Λ getrennt sind, und zwar aus einem aus magnetisierbaren Blechen gebildeten inneren Rotorteil 7, welcher fest auf der Motorwelle 8 sitzt und eine äußere Kegelform aufweist, und einem ebenfalls aus magnetisierbaren Blechen geformten äußeren Rotorteil 9, welcher innen die gleiche Kegelform wie der innere Rotorteil 7 hat.

Der äußere Rotorteil 9 ist an der Peripherie mit gleichmäßig angeordneten Nuten 10 versehen, in welchen sich die Rotorwicklung befindet, und hai auf dem ganzen inneren Umfang leere Nuten 11, welche die Aufgabe haben, den Magnetfluß zum inneren Rotorteil 7 zu leiten. Damit diese Nuten 11 wirksam sind, muß ihre Bodenfläche möglichst nahe bei der Bodenfläche der Kuten 10 liegen, soweit dies mechanisch möglich ist.

Das Eisen zwischen den Bodenflächen der Nuten 10 und 11 sättigt sich daher schnell, so daß der Magnetfluß ge/.wungen ist. durch die Zähne 13 zwischen den Nuten 11 zum inneren Rotorteil zu dringen. Diese Nuten müssen genügend breit sein, damit verhindert wird, daß der Magnetfluß durch sie zurückfließen kann.

Weiterhin sind bei 14 die Stäbe der Käfigläuferwicklung dargestellt, welche an jedem Ende an einen Kurzschlußring 15 angeschweißt sind. Es ist selbstverständlich, daß der Käfigläufer auch in einem Stück zusammen mit den Kurzschlußringcn gegossen werden kann.

Der äußere Rotorteil 9 ist auf der Motorwelle 8 mit Hilfe der als Befestigungsteile dienenden Halteringe 16 und 17 derart befestigt, daß er sich nur gleichzeitig mit der Motorwelle 8 drehen kann, auf ihr jedoch axial gfeuen kann.

Der Haltering 16 ist verbunden mit dem beweglichen Teil 18 einer Bremse. Der unbewegliche Teil 19 der Bremse ist mit einem der Lagerschild^ 3 oder 4, in F i g. I mit dem Lagerschild 3, oder auch mit dem Gehäuse 2 starr verbunden.

Zwischen dem unbeweglichen Teil 19 der Bremse

und dem beweglichen Teil 18 ist der Bremsbelag 20 eingefügt, welcher den Reibungskoeffizienten erhübt.

Der Rotor kann sich zusammen mit der Motor-

xo welle in den Lagerschilden 3 und 4 mit Hilfe der Kugellager 21 bzw. 22 drehen, wobei das Kugellager 21 eine völlig normale Ausführung ist und durch den äußeren Dichtungsdeckel 23 gegen Ausfließen des Schmierfettes abgedichtet ist. Der innere Dicbtungs deckel 24 verhindert das Ausfließen des Schmierfet tes aus dem Kugellager mit Hilfe des Filzringes 25.

Eine ähnliche Ausführung hat auch der äußere Dichtungsdeckel 26 des Kugellagers 22. Der innere Dichtungsdeckel 27 ist ein wenig verschieden von

ao den Dichtungsdeckeln 23. 24, 26. Er ist starr mit der Molorwelle verbunden, unü die Dichtung erfolgt an seiner Außenseite durch den Filzring 28. In dieser Weise dreht sich der Dichtungsdecke! 27 gleichzeitig mit der Motorwelle, im Gegensatz zu den Dichtungsileckeln 23. 24, 26. welche unbeweglich sind.

Line zwischen dem Dichtungsdeckel 27 und dem Haltering 17 gelegene Feder 29 drückt ständig den äußeren Rotorteil 9 einschließlich dem beweglichen Teil 18 der Bremse gegen ihren unbeweglichen Teil und blockiert so den Rotor, solange der Motor nicht an das Netz angeschlossen ist.

Sobald der Motor am Netz liegt, wird ein Magnetfeld erzeugt, welches sich über den inneren Rotorteil 7 schließt. Hierbei wird auf den äußeren Rotorteil 9 eine axiaie Anziehungskraft ausgeübt. Die Kraft der Feder 29 wird überwunden, der Luftspalt iV verkleinert sich auf nahezu Null, die Bremse wird gelüftet und der Motor kann normal anlaufen und arbeiten.

Es versteht sich von selbst, daß die Ausführung der Lagerung und Dichtung hinsichtlich der Stützung der Feder 29 nicht auf die beschriebene Ausführung beschränkt ist. Die F i g. 2 zeiot eine einfachere Ausführung der Federabstützung. Hierbei stützt sich die Feder 29 gegen ein auf der Motorwelle sitzendes Teil 30 derart ab, daß beide Lagerungen des Motors vollkommen normal werden. Ebenso werden alle Dichtungsdeckel normal und unbeweglich, einschließlich dem Dichtungsdeckel 31. Die Federabstützung gemaß F i g. 2 benötigt allerdings etwas mehr Platz als die in Fig. 1 gezeigte Ausführung.

In gewissen Fällen können die Rotorbleche am äußeren Rotorteil 9 vereinfacht ohne die Leernuten 11 ausgeführt werden. Dann schließt sich ein Teil des Magnetflusses durch das Joch 32 des äußeren Rotorteils 9 (Fig. 4). während in den inneren Rotorteil 7 nur ein TJl des Magnetflusses gelangt. Die ir. diesem Falle zwischen dem äußeren und dem inneren Rotorteil ausgeübte Anziehungskraft ist kleiner. Durch entsprechende Dimensionierung der Höhe des Joches 32, welches die Sättigung erreichen muß, und durch entsprechende Wahl der Kegelform des inneren Rotortcils kann dieser Nachteil vermindert werden. Diese, in F i g. 4 gezeigte Ausführung kann vorteilhaft sein, da sie billiger ist.

Ebenso kann der innere Rotorteil 7 aus massivem Eisen und deshalb sehr billig ausgeführt werden. Es ist bekannt, daß im Rotor eines Asynchronmotors

der Magnetfluß bei Nennbetrieb eine sehr kleine Frequenz hat. s(i daß in vielen Fällen die massive Ausführung des inneren Rotorteils 7 möglich ist.

In Fig. 5 ist eine Ausführung des Motors gemäß der Krfindung gezeigt, wobei der innere Rotorteil 33 kurzer ist als die Rotorlänge/. Zur Vereinfachung wurde in dieser Figur nur der Rotor gezeigt. Der übrige Teil des Motors ist mit dem in F i g. 1 gezeigten identisch.

Die Blechpaktete des äußeren Rotors 34 können bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung mit inneren Nuten (11 wie in Fig. 3) oder ohne solche Nuten (wie in Fig.4) ausgeführt sein. Ebenso ist es bei der Ausführung gemäß Fig. 5 möglich, daß ein Teil der Bleche des äußeren Rolortcils mit Nuten und ein anderer Teil ohne diese Nuten ausgeführt wird.

Übrigens ist es auch bei der mcistverwendeten Ausführung gemäß Fig. I möglich, einen Teil der Bleche des äußeren Rotorteils mit Lcernutcn 11 zu versehen, einen anderen Teil jedoch ohne diese.

Der Verschiebeankermotor gemäß der Erfindung bietet folgende Vorteile:

Einfacher Bau und leicht ausführbare Technologie.

Der Luftspalt zwischen Stator und äußerem Arbeitsrotor ist gleichbleibend sowohl bei gebremstem Motor als auch im Betrieb und unabhängig vom Abnützungsgrad der Bremsen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verschiebeankermotor mit zylindrischer Luftspaltbohrung und einem aus zwei koaxialen Teilen bestehenden Rotor mit einem äußeren, an seiner Peripherie mit Nuten für eine Rohrwicklung versehenem Rotorteil, der eine konische Bohrung aufweist, in die ein innerer, kegelstumpfförmig ausgebildeter Rotorteil hineinragt, wobei beide Rotorteile auf der Motorwelle drehfest, jedoch relativ zueinander in Achsrichtung der Welle verschiebbar angeordnet sind und der verschiebbare Rotorteil mit einer bei stromlosem Motor durch Federkraft betätigten Bremse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rotorteil (7, 33) auf der Motorwelle (8) unverschiebbai und der äußere Rotorteil (9, 34) als Verschiebe.-inker an zwei au: der Motorwelle verschiebbaren Halteringen (16, 17) befestigt ist, von denen einer (17) kraftschlüssig mit einer konzentrisch um die Welle angeordneten Feder (29) verbunden ist.