DE9313843U1 - Self-starting synchronous motor - Google Patents

Self-starting synchronous motor

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Description

Hanning Elektro-Werke GmbH & Co., D-338I3 OerlinghausenHanning Elektro-Werke GmbH & Co., D-338I3 Oerlinghausen

Selbstanlaufender SynchronmotorSelf-starting synchronous motor

Beschreibung:Description:

Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstanlaufenden Synchronmotor, dessen permanentmagnetisch erregter Rotor zwischen zwei Begrenzungsanschlägen eines auf der Rotorwelle angebrachten, von ihm mitzunehmenden Kupplungsbauteiles mit Verdrehspiel auf der Rotorwelle gelagert ist, wobei das vom Rotor mitzunehmende Kupplungsbauteil ein der Rotorwelle aufgespanntes, die Begrenzungsanschläge bildendes Federelement aufweist, dessen dem Kupplungsbauteil gegenüber der Rotorwelle vermitteltes Reibmoment einesteils die sichere Übertragung des im Betriebszustand geforderten Motordrehmomentes gewährleistet, andererseits aber im Falle der beim Anlaufen des Rotors auftretenden Bewegungsenergie ein Durchrutschen des Kupplungsbauteiles auf der Rotorwelle bewirkt.The invention relates to a self-starting synchronous motor, the permanently magnetically excited rotor of which is mounted on the rotor shaft between two limit stops of a coupling component attached to the rotor shaft and to be carried along by it, with torsional play on the rotor shaft, the coupling component to be carried along by the rotor having a spring element clamped to the rotor shaft and forming the limit stops, the friction torque of which is transmitted to the coupling component with respect to the rotor shaft on the one hand ensuring the safe transmission of the motor torque required in the operating state, but on the other hand causing the coupling component to slip on the rotor shaft in the event of the kinetic energy occurring when the rotor starts up.

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Ein in dieser Weise ausgestatteter Synchronmotor ist aus der DE 39 04 165 Al bekannt. Seine Anlauf hilfe sollte bereits für größere Motorleistungen geeignet sein, indem eine anfängliche, dem vom Rotor mitzunehmenden Kupplungsbauteil zu übertragenden Motordrehmoment anzupassende Schlupfwirkung beabsichtigt war. In der Praxis hat sich jedoch ergeben, daß dieses Anpassen der Schlupfwirkung allein über die Federkraft nicht gelingt, weshalb das seinerzeit gesteckte Ziel bisher unerreicht geblieben ist.A synchronous motor equipped in this way is known from DE 39 04 165 Al. Its starting aid was intended to be suitable for higher engine power, as an initial slip effect was intended to be adapted to the engine torque to be transmitted by the clutch component to be driven by the rotor. In practice, however, it has been found that this adaptation of the slip effect cannot be achieved using spring force alone, which is why the goal set at the time has so far remained unachieved.

/
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es erneut, einen mit Verdrehspiel des Rotors arbeitenden Synchronmotor verfügbar zu machen, der auch für größere Leistungen, wie beispielsweise zum Antrieb von Lüftern, geeignet ist./
The object of the present invention is again to make available a synchronous motor which operates with torsional backlash of the rotor and which is also suitable for higher power outputs, such as for driving fans.

Die auf der Erfindung beruhende Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht entsprechend dem Hauptanspruch im wesentlichen darin, daß die freien Enden des der Rotorwelle aufgespannten Federelementes so von der Rotorwelle radial abstehend als Begrenzungsanschläge für die Anschlagschultern des Rotors ausgebildet sind, daß sich zu Beginn des Mitnahmevorganges der Rotorwelle aufgrund der jeweiligen Anschlagrichtung eine kurzzeitige Verminderung des vom Kupplungsbauteil auf die Rotorwelle ausgeübten Reibmomentes ergibt. Hierdurch kommt es nur unmittelbar nach demThe solution to the above-mentioned problem based on the invention consists essentially in accordance with the main claim in that the free ends of the spring element clamped to the rotor shaft are designed to protrude radially from the rotor shaft as limit stops for the stop shoulders of the rotor, so that at the beginning of the drive process of the rotor shaft, a short-term reduction in the friction torque exerted by the coupling component on the rotor shaft results due to the respective stop direction. As a result, only immediately after the

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Anschlag des Rotormitnehmers am Federelement zu dessen Lockerung und somit zum Durchrutschen auf der Rotorwelle, was so lange anhält, bis das größere Anlaufdrehmoment überwunden ist und lediglich noch das im Betriebszustand aufzubringende kleinere Drehmoment übertragen werden muß. Als Folge davon läßt sich nun das Reibmoment des Federelementes leichter definieren, was den gegenüber der bekannten Lösung angestrebten Vorteil darstellt und somit den Einsatz derartiger Synchronmotoren für größere Antriebsleistungen gestattet.The rotor driver hits the spring element, causing it to loosen and slip on the rotor shaft, which continues until the larger starting torque is overcome and only the smaller torque that is required in the operating state needs to be transmitted. As a result, the friction torque of the spring element can now be defined more easily, which represents the desired advantage over the known solution and thus allows the use of such synchronous motors for larger drive powers.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Appropriate further developments of the invention emerge from the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel des Anmeldungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen im einzelnen:An embodiment of the subject matter of the application is described below using the drawing. In it, in detail:

Fig. 1 den Axialschnitt eines die Erfindungsmerkmale aufweisenden Lüftermotors undFig. 1 shows the axial section of a fan motor having the features of the invention and

Fig. 2 den im Bereich seiner Anlaufhilfe geführten, vergrößert dargestellten Querschnitt A-B dieses Motors. Fig. 2 shows the enlarged cross section A-B of this motor in the area of its starting aid.

Der in Fig. 1 abgebildete Synchronmotor 1 setzt sich aus einem die Wicklung 2 aufnehmenden Stator 3 und dem darinThe synchronous motor 1 shown in Fig. 1 consists of a stator 3 which accommodates the winding 2 and the

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umlaufenden Rotor 4 zusammen. Dieser Rotor 4 treibt über eine in Lagern 5 und 6 gehaltene Rotorwelle 7 ein ihr aufgeklemmtes Lüfterrad 8 an.rotating rotor 4. This rotor 4 drives a fan wheel 8 clamped to it via a rotor shaft 7 held in bearings 5 and 6.

Da beim Anlaufen des Rotors 4 die auf das Lüfterrad 8 zu übertragende Antriebskraft erst nach dem lastfreien Zurücklegen eines Verdrehspiels wirksam werden soll, ist der Rotor 4 auf der Rotorwelle 7 drehbar und über eine zwischengeschaltete Kupplungsanordnung 9 damit zu verbinden. Diese Kupplungsanordnung 9 besteht gemäß Fig. 2 aus einem dem Rotor 4 stirnseitig aufsitzenden Kupplungsring 10 und einem der Rotorwelle 7 unter Vermittlung einer Kunststoffbuchse 11 aufgespannten, die Rotorwelle 7 umschlingenden Federelement 12. Dessen von der Rotorwelle 7 radial abstehenden freien Enden 13/14 sind sich axial zur Rotorwelle 7 nebeneinander kreuzend angeordnet sowie durch Umbiegen als Begrenzungsanschläge ausgebildet.Since the drive force to be transmitted to the fan wheel 8 should only become effective after a load-free rotational play has been covered when the rotor 4 starts up, the rotor 4 can be rotated on the rotor shaft 7 and connected to it via an intermediate coupling arrangement 9. According to Fig. 2, this coupling arrangement 9 consists of a coupling ring 10 sitting on the front side of the rotor 4 and a spring element 12 which is clamped to the rotor shaft 7 by means of a plastic bushing 11 and wraps around the rotor shaft 7. The free ends 13/14 of the spring element which protrude radially from the rotor shaft 7 are arranged next to one another so as to cross one another axially to the rotor shaft 7 and are designed as limit stops by being bent.

Zwischen den in beiden Motordrehrichtungen vorhandenen Anschlagschultern 15/16 des Kupplungsringes 10 und den freien Enden 13/14 des Federelementes 12 sind in den die Rotorwelle 7 umgebenden Ringspalt 17 jeweils elastische Rotationskörper 18/19 eingefügt. Dabei soll deren Durchmesser die Breite des Ringspaltes 17 geringfügig übersteigen, so daß sie vom Ringspalt 17 unter Vorspannung aufgenommen werden. Der auf diese Weise vom Kupplungs-Between the stop shoulders 15/16 of the coupling ring 10, which are present in both directions of engine rotation, and the free ends 13/14 of the spring element 12, elastic rotation bodies 18/19 are inserted into the annular gap 17 surrounding the rotor shaft 7. Their diameter should slightly exceed the width of the annular gap 17, so that they are received by the annular gap 17 under pre-tension. The force generated by the coupling ring 10 in this way

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ring 10 auf die Rotorwelle 7 ausgeübte ständige Kraftschluß ist insofern noch erhöht, als die Rotationskörper 18/19 Walzenform besitzen.ring 10 exerts constant force on the rotor shaft 7 is further increased in that the rotating bodies 18/19 have a cylindrical shape.

Zur Erläuterung der mit der Kupplungsanordnung 9 erzielten Wirkungsweise sind in Fig. 2 zunächst die im Ruhezustand des Synchronmotors 1 vom Kupplungsring 10, der Rotorwelle 7 nebst dem Federelement 12 sowie den Rotationskörpern 18/19 eingenommenen Positionen wiedergegeben. Setzt sich aus dieser Stellung heraus der Rotor 4 beispielsweise im Uhrzeigersinn in Bewegung, so werden erst einmal die im Ringspalt 17 eingespannten Rotationskörper 18/19 unter eigenen Drehbewegungen vom Kupplungsring 10 in dessen Drehrichtung mitgenommen, bis der Rotationskörper 19 am freien Ende 14 des Federelementes 12 zum Anschlag kommt. Unmittelbar danach lockert sich infolge der auf den Abschnitt 14 stoßartig ausgeübten Anschlagskraft das Federelement 12 in seiner Umschlingung auf der Kunststoffbuchse 11 und kann daher kurzzeitig gegenüber der Rotorwelle 7 durchrutschen. Dieses vorübergehende Durchrutschen ermöglicht es dem Rotor 4, das Anlaufdrehmoment der Rotorwelle 7 zu überwinden und sie mit dem Lüfterrad 8 in Umdrehungen zu versetzen. Das daraufhin erfolgende Absinken des zu übertragenden Drehmomentes bewirkt sodann, daß sich das Federelement 12 wieder festzieht und anschließend die Rotorwelle 7 mit derselbenTo explain the mode of operation achieved with the clutch arrangement 9, Fig. 2 initially shows the positions taken up by the clutch ring 10, the rotor shaft 7 together with the spring element 12 and the rotating bodies 18/19 when the synchronous motor 1 is at rest. If the rotor 4 starts moving from this position, for example in a clockwise direction, the rotating bodies 18/19 clamped in the annular gap 17 are first of all driven by the clutch ring 10 in its direction of rotation with their own rotary movements until the rotating body 19 comes to a stop on the free end 14 of the spring element 12. Immediately afterwards, as a result of the impact force exerted on section 14, the spring element 12 loosens in its wrap around the plastic bushing 11 and can therefore slip briefly relative to the rotor shaft 7. This temporary slipping enables the rotor 4 to overcome the starting torque of the rotor shaft 7 and to set it in rotation with the fan wheel 8. The subsequent drop in the torque to be transmitted then causes the spring element 12 to tighten again and then the rotor shaft 7 to rotate with the same

• ··

Drehzahl wie der Rotor 4 umläuft.Speed at which the rotor 4 rotates.

Über diese Vorgänge hinaus ergibt sich zusätzlich, daß die Anschläge des Rotationskörpers 19 am Federelement 12 jeweils insofern gemindert werden, als dieses aufgrund der Eigendrehung der beiden Rotationskörper 18/19 vorher ebenfalls schon in der Drehrichtung des Kupplungsringes 10 langsam vorwärtsbewegt wurde. Durch die hieraus folgende verringerte Relativgeschwindigkeit erfahren die Anschlaggeräusche zwischen dem Rotationskörper 19 und dem Federelement 12 eine ganz wesentliche Dämpfung. Ferner werden mittels der Vorspannung der Rotationskörper 18/19 im Ringspalt 17 auch Klappergeräusche in der Lagerung des Rotors 4 auf der Rotorwelle 7 weitgehend vermieden, womit der neu entwickelte Synchronmotor auch in seinem guten Geräuschverhalten gleichzeitig noch einen bedeutsamen Fortschritt zu bieten hat.In addition to these processes, it also results that the stops of the rotating body 19 on the spring element 12 are reduced insofar as this was previously also slowly moved forward in the direction of rotation of the coupling ring 10 due to the rotation of the two rotating bodies 18/19. Due to the resulting reduced relative speed, the impact noises between the rotating body 19 and the spring element 12 are significantly dampened. Furthermore, by means of the pre-tensioning of the rotating bodies 18/19 in the annular gap 17, rattling noises in the bearing of the rotor 4 on the rotor shaft 7 are largely avoided, whereby the newly developed synchronous motor also offers a significant advance in terms of its good noise behavior.

Claims (4)

4 ♦ Hanning Elektro-Werke GmbH & Co., D-33813 Oerlinghausen Selbstanlaufender Synchronmotor Ansprüche:4 ♦ Hanning Elektro-Werke GmbH & Co., D-33813 Oerlinghausen Self-starting synchronous motor Claims: 1. Selbstanlaufender Synchronmotor, dessen permanentmagnetisch erregter Rotor zwischen zwei Begrenzungsanschlägen eines auf der Rotorwelle angebrachten, von ihm mitzunehmenden Kupplungsbauteiles mit Verdrehspiel auf der Rotorwelle gelagert ist, wobei das vom Rotor mitzunehmende Kupplungsbauteil ein der Rotorwelle aufgespanntes, die Begrenzungsanschläge bildendes Federelement aufweist, dessen dem Kupplungsbauteil gegenüber der Rotorwelle vermitteltes Reibmoment einesteils die sichere Übertragung des im Betriebszustand geforderten Motordrehmomentes gewährleistet, andererseits aber im Falle der beim Anlaufen des Rotors auftretenden Bewegungsenergie ein Durchrutschen des Kupplungsbauteiles auf der Rotorwelle bewirkt,1. Self-starting synchronous motor, the permanent magnet excited rotor of which is mounted on the rotor shaft between two limit stops of a coupling component which is attached to the rotor shaft and which is driven by it, with torsional play, whereby the coupling component which is driven by the rotor has a spring element which is clamped to the rotor shaft and forms the limit stops, the friction torque of which is transmitted to the coupling component with respect to the rotor shaft, on the one hand, ensures the safe transmission of the motor torque required in the operating state, but on the other hand, in the case of the kinetic energy which occurs when the rotor starts up, causes the coupling component to slip on the rotor shaft, - 2 - 1221- 2 - 1221 dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden des der Rotorwelle aufgespannten Federelementes so von der Rotorwelle radial abstehend als Begrenzungsanschläge für die Anschlagschultern des Rotors ausgebildet sind, daß sich zu Beginn des Mitnahmevorganges der Rotorwelle aufgrund der jeweiligen Anschlagrichtung eine kurzzeitige Verminderung des vom Kupplungsbauteil auf die Rotorwelle ausgeübten Reibmomentes ergibt.characterized in that the free ends of the spring element clamped onto the rotor shaft are designed to project radially from the rotor shaft as limit stops for the stop shoulders of the rotor, so that at the beginning of the driving process of the rotor shaft, due to the respective stop direction, a short-term reduction in the friction torque exerted by the coupling component on the rotor shaft results. 2. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei reversierbarer Drehrichtung des Rotors die freien Enden des die Rotorwelle mindestens einmal umschlingenden Federelementes sich axial zur Rotorwelle nebeneinander kreuzend angeordnet sind.2. Self-starting synchronous motor according to claim 1, characterized in that, with a reversible direction of rotation of the rotor, the free ends of the spring element which wraps around the rotor shaft at least once are arranged crossing one another axially to the rotor shaft. 3. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Rotorwelle umgebenden, das ihr aufgespannte Federelement aufnehmenden Ringspalt jeweils zwischen den Anschlagschultern des Rotors und den als Begrenzungsanschläge von der Rotorwelle radial abstehenden freien Enden des Federelementes elastische Rotationskörper unter Vorspannung eingefügt sind, indem deren Durchmesser die Breite des Ringspaltes um ein entsprechendes Maß übersteigt. 3. Self-starting synchronous motor according to claim 1 or 2, characterized in that elastic rotary bodies are inserted under prestress in the annular gap surrounding the rotor shaft and receiving the spring element clamped thereon, between the stop shoulders of the rotor and the free ends of the spring element which project radially from the rotor shaft as limit stops, in that their diameter exceeds the width of the annular gap by a corresponding amount. - 3 - 1221- 3 - 1221 4. Selbstanlaufender Synchronmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ringspalt eingefügten Rotationskörper Walzenform besitzen.4. Self-starting synchronous motor according to claim 3, characterized in that the rotating bodies inserted into the annular gap have a roller shape.
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