DE2018333C3 - Verschiebeankermotor - Google Patents
VerschiebeankermotorInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/12—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking
- H02K7/125—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking magnetically influenced
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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.
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.
und dem beweglichen Teil 18 ist der Bremsbelag 20
eingefügt, welcher den Reibungskoeffizienten erhübt.
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)
- 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.
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