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Elektromotor, insbesondere Wechselstrom-Induktionsmotor Die Erfindung
bezieht sich auf einen Elektromotor, insbesondere einen Wechselstrom-Induktionsmotor.
Sie hat sich die Aufgabe gestellt, bei solchen Motoren ein kräftiges Anzugsmoment
zu schaffen, wodurch der Motor in die Lage versetzt werden soll. unter Last anzulaufen.
Dieses Ziel ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Rotor
frei drehbar und axial verschiebbar auf der Rotorwelle lagert und zwischen Rotor
und Welle eine ein- und ausrückbare Kupplung vorgesehen ist derart, ciaß bei Stillstand
des Rotors dieser unter gleichzeitiger Entkupplung von der Welle wenigstens zum
Teil aus dem Stator herausbewegbar ist, während er anderseits nach dem Einschalten
des Stromkreises unter Ausnutzung des magnetischen Statorfeldes in den Stator rückführbar
ist, wobei die Kupplung wieder eingerückt wird. Durch diese sinnreichen Maßnahmen
wird erreicht, daß beim Einschalten des Stromkreises der aus dem Stator herausgeführte
und von der Rotorwelle entkuppelte Rotor zunächst frei auf der Welle laufend in
Umdrehung versetzt, durch das Statormagnetfeld in den Stator hineingezogen und erst
bei dieser Axialbewegung mit der Welle gekuppelt wird. Dadurch erhält der Rotor
bereits ein gewisses Drehmoment, ehe er die Welle mitnimmt, wodurch das erforderliche
Anzugsmoment gegeben ist.
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Bei lltotoren mit aufrechter Welle kann zum Herausführen des Rotors
aus dem Stator die Schwerkraft benutzt werden. Das Statormagnetfeld hebt dann den
Rotor so weit an, daß er in Statormitte schwebt und die Kupplung mit der `'Felle
eingerückt ist.
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Bei Motoren mit liegender Welle, bei denen die Schwerkraft nicht ohne
weiteres zum Herausführen des Rotors aus dem Stator benutzt werden kann,
cinlifiehlt
es sich; den Rotor durch einen Kraftspeicher im Sinne der Entkupplungsbewegung zu
belasten. Ein solcher Kraftspeicher kann auch dann Anwendung finden, wenn bei aufrechter
Rotorwelle der Rotor entgegen der Schwerkraft zwecks Entkupplung und Herausführung
aus dem Stator angehoben werden soll.
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In den Fällen, in denen die Kraft des Statormagnetfeldes allein nicht
ausreicht, den Rotor in den Stator zurückzuführen, beispielsweise bei schweren Rotoren
oder bei kräftigen Entkupplungsfedern, kann die magnetische Kraftwirkung unterstützt
werden, indem der Rotor mit einer vorzugsweise schraubengangförmigen Hubkurve versehen
ist, die im Zusammenwirken mit einem Vorsprung der Rotorwelle beim freien Anlaufen
des Rotors diesen im Sinne des Rückführens in den Stator, d. h. im Sinne des Kuppelns
mit der Welle, axial verschiebt.
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Zur Vermeidung von Stößen beim Verschieben des Rotors, insbesondere
bei Ausnutzung der Schwerkraft, kann der Rotor durch Dämpfungsmittel, beispielsweise
kleine Dämpfungsfedern, abgefangen werden.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt Fig. i einen schematischen Querschnitt durch einen 1?lektromotor
nach der ersten Ausführungsform und Fig. 2 eine der Fig. i entsprechende Darstellung
einer etwas abgewandelten Ausführung, wobei der Rotor in Ansicht gezeigt ist.
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Der dargestellte Motor ist ein Wechselstrom-Induktionsmotor. In einem
Motorgehäuse 3 ist auf Kugellagern d eine Welle 5 drehbar gelagert, die an einer
Seite aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Auf der Welle 5 lagert frei drehbar und
axial verschiebbar der Rotor 6, der in an sich bekannter Weise vom StatoT 7 umgeben
ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i hat der Motor eine aufrecht stehende
Rotorwelle 5. Unterhalb des verschiebbaren Rotors 6 ist auf der Welle ein Bund 8
od. dgl. vorgesehen, der zur Abstützung einer schwachen Schraubenfeder g dient,
die sich mit ihrem oberen Ende an der unteren Stirnfläche des Rotors 6 abstützt.
Der Rotor sinkt im Stillstand unter seinem Eigengewicht, also unter Ausnutzung der
Schwerkraft, so weit nach unten, daß er teilweise aus dem Stator 7 nach unten heraustritt.
Die obere Stirnfläche des Rotors 6 trägt einen axial gerichteten Kupplungsstift
io, der mit einem entsprechenden, im wesentlichen radial gerichteten Kupplungszapfen
i i der Rotorwelle 5 zusammenwirkt.
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Die Wirkungsweise des Motors ist folgende: Es sei angenommen, der
Rotor 6 stehe in der in Fig. i gezeigten Stellung, d. h. so, daß er zum Teil nach
unten aus dem Stator 7 heraustritt. Wird nun der Statorstromkreis eingeschaltet,
dann beginnt der Rotor, sich frei auf der Welle 5 zu drehen. Zugleich aber zieht
das beim Einschalten entstehende mal;netische Statorfeld den Rotor nach oben, bis
dieser etwa in der Mitte des Stators läuft. Bei dieser Aufwärtsbewegung kommt der
Kupplungsstift to des Rotors 6 in Anlage an den Kupplungszapfen ii der Rotorwelle
5, wodurch diese tnit dem Rotor auf Mitdrehen gekuppelt wird. Die Rotorwelle 5 wird
also erst dann vom Rotor 6 mitgenommen, wenn dieser ein gewisses Drelnnoment hat.
Es genügt im allgemeinen bereits, wenn der Rotor eine Umdrehung gemacht hat, ehe
die Kupplung eingerückt wird.
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Beim Abschalten des Stromes fällt der Rotor infolge Zusammenbrechens
des magnetischen Feldes unter seinem Eigengewicht nach unten, wobei die Kupplung
selbsttätig ausrückt. Die zwischen Bund 8 und Rotor 6 eingeschaltete Feder 9 hat
dabei die Aufgabe, die Fallbewegung des Rotors aufzufangen und zu dämpfen.
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Bei größeren Motoren finit schwererem Rotor reicht unter Umständen
die Kraft des magnetischen Feldes nicht aus, um den Rotor in den Stator hineinzuziehen.
In diesem Falle kann eine Anordnung verwendet werden, wie sie beispielsweise in
Fig. 2 dargestellt ist. Die Gesamtanordnung und Ausbildung des Motors entspricht
dabei im allgemeinen der der Fig. i.
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An der unteren Stirnfläche des Rotors 6 ist hier eine ringförmige,
nach Art eines Schraubenganges ansteigende Hubkurve 12 vorgesehen, die mit einem
Vorsprung, z. B. einem Zapfen 13 der Rotorwelle 5, zusammenwirkt. Beim 1?inschalten
des Statorstromkreises beginnt zunächst wieder der Rotor 6, sich frei auf Welle
5 zu drehen. Dabei läuft die Idubkurve 12 in der Weise an dem Zapfen 13 der noch
stillstehenden RotorNvelle 5 entlang, daß infolge der Steigung der Hubkurve der
Rotor 6 angehoben wird. Im Zusammenwirken mit der Kraft des magnetischen Statorfeldes
wird so wieder der Rotor bei seiner anfänglichen Drehung angehoben, bis er inmitten
des Stators schwebt und sich in der vorbeschriebenen Weise mit der Welle kuppelt.
Beim Abschalten des Stromes fällt dann der Rotor aus dem Stator heraus, wobei der
Zapfen 13 wieder an die tiefste Stelle der Hubkurve 12 gelangt. Zur Unterstützung
dieser Rotorverschiebung kann ein zusätzlicher, die Schwerkraft unterstützender
Kraftspeicher vorgesehen sein.
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Unter Umständen empfiehlt es sich, den Kupplungsstift io des Rotors
6 schwach zur Rotorachse zu neigen, und zwar derart, daß durch die Neigung des Stiftes
beim Zusammenwirken mit dem Kupplungszapfen i i der Welle 5 eine Hubkraft erzeugt
wird, die das Bestreben hat, den Rotor hoch zu halten.
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Die in Fig.2 gezeigte Ausführung eignet sich auch für Motoren mit
im Sinne des Entkuppelns nach oben aus dem Stator herauszubewegenden Rotor, vorzugsweise
bei nach unten aus dem Gehäuse heraustretendem Wellenstumpf. .In diesem Falle wäre
an Stelle der Schwerkraft ein Kraftspeicher vorzusehen, der den Rotor anhebt und
ihn aus dem Bereich des Stators wenigstens teilweise herausführt. Dieser Kraftspeicher
kann eine Druck- oder Zugfeder sein, die so stark zu bemessen ist, daß sie den Rotor
zuverlässig aus dein Stator herauszulieben
in der Lage ist. Hierbei
ist die Unterstützung der IIewegutig des Rotors in den Stator hinein,' d. h. im
Sinne des Kuppelns, mit Hilfe einer Hubkurve 12 von besonderem Vorteil, da die Hubfeder
im allgemeinen so stark ist, daß die Kraft des Magnetfeldes allein nicht ausreicht,
den Rotor nach unten in den Statur liiueinzuziehen.
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Der erfindungsgemäße Elektromotor kann außer finit aufrechter Welle
natürlich auch mit liegender \\'elle ver@vendet werden. In diesem Falle ist eine
=\tisfiilit-ung nach Fig. i nicht möglich, da die Schwerkraft deu Rotor in einer
im wesentlichen waagerechten Richtung nicht ohne weiteres zu verschieben in der
Lage ist. Es genügt jedoch, eine der Fig. t entsprechende Anordnung zu wählen, bei
der an Stelle der Schwerkraft ein Kraftspeicher, z. ß. eine 1, eder, vorgesehen
ist, die den Rotor im Stillstand aus <lein Bereich des Stators herausbewegt.
In dieseln Falle kann die Feder so bemessen sein, dal.l das Maguetfeld ausreicht,
die Rotorriickführutig zwecks Kupplung mit der Welle herbeizuführen. \\'ird der
Kraftspeicher dagegen so stark bentesseii, claß die Kraft des Nfagnetfeldes allein
nicht ausreicht, dann kann mit Vorteil die Anordnung dis Nfotc»rs nach Fig. 2 angewendet
werden, bei der die Kt aft des Magnetfeldes durch die Wirkung der lItibkurve unterstützt
wird.
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\\'ie be,-eits erwiihnt, sind die dargestellten t\usführungen nur
beispielsweise Verwirklichungen der I?rfitidtitig und diese nicht darauf beschränkt,
vielinelir sind iiocli mancherlei andere Ausführungen und .\ilwcudungen utiiglich.
So könnte die Kupplung zwischen Rotor und Rotorwelle altweichend ausgebildet sein.
Bei der dargestellten Kupplung kiitttite der Kupplungsstift io des Rotors 6 gewünschtenfalls
an seinem Ende schwach gekrümmt sein, um bei aufrechter Welle 5 den Rotor wenigstens
teilweise in der angehobenen Stellung zu halten, d. h. uni das Magnetfeld beim Halten
des Rotors in dei- Schwelmstellung ztt entlasten.