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Vorrichtung zum synchronen Übertragen von Bewegungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum synchronen Übertragen von Bewegungen und eignet sich besonders für die Fernsteuerung von Bewegungen z. B. die Fernangabe von Lagen- änderungen, wie sie zum Übertragen von Winkelund Abstandsänderungsangaben an Flugabwehrwaffen od. dgl. benutzt werden. Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf solche Vorrichtungen zum synchronen Übertragen von Bewegungen, bei denen ein Geber mit einem Stromverteiler zum nacheinander erfolgenden Anschliessen einer Anzahl Magnetspulen am Ständer an eine Stromquelle versehen ist, so dass ein jeder Magnetspule entsprechendes Paar von Polen erregt wird, die an entgegengesetzten Enden des Ständers vorgesehen sind.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, bei der der Empfänger imstande ist, sehr raschen Bewegungs-bzw.
Lageänderungen des Gebers mit grösster Genauigkeit zu folgen. Demgemäss ist die Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer an beiden Endteilen zur Bildung ausgeprägter, zweckmässig in einem Stück mit dem zwischen den Endteilen liegenden Mittelteil ausgeführter Polschuhe erweitert ist. Um den magnetischen Widerstand gering zu halten, besteht der Läufer zweckmässig aus einem Hohlzylinder, der an den Endteilen erweitert und mit axialen Aussparungen zur Bildung zweier oder mehrerer Polschuhe zwischen diesen Aussparungen versehen ist. Um die Schwungmasse des Läufers möglichst gering zu halten, können auch die Endteile innen erweitert sein. Zweckmässig ragen die Magnetspulen teilweise in den zwischen den Endteilen des Läufers gebildeten Raum hinein.
Dies besagt, dass die Weite der Polschuhe im Verhältnis zur Grösse des Empfängers möglichst gross sein kann, so dass auch das Drehmoment zum schnellen Anlassen des Läufers gross ist.
Die Erfindung ist in einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der Übertragungsvorrichtung und ihrer elektrischen Schaltverbindungen, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Empfängermotors, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Empfängermotor nach der Linie III-III in
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segment 2 verschoben wird, wird der Strom durch die Magnetspule unterbrochen und die Magnetspule S2 an die Stromquelle 10 ange-
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sich der Läufer um 30 0 entgegengesetzt der
Uhrzeigerrichtung dreht.
Wird die Bewegung des beweglichen Schleifkontaktes 5 fortgesetzt, werden die Magnetspulen S3 und S4 nach- einander an die Stromquelle 10 angeschlossen, wobei der Ständerpol M3 den Läuferpol P3 und der Ständerpol M4 den Läuferpol P anzieht. Wenn der Schleifkontakt 5 eine Umdrehung ausgeführt hat, ist der Läufer in vier Bewegungs- stufen um l200 gedreht worden. Die somit erhaltene Bewegung des Läufers kann in einfacher, nicht angegebener Weise z. B. über ein Über- setzungsgetriebe, der Läuferwelle entnommen werden.
Statt nur eines Kontaktsegmentes für jede Magnetspule können auch mehrere Kontakte vorgesehen werden, die im gleichen Winkelabstand voneinander im Stromverteilerring angeordnet sind. In Fig. 4 wird ein Verteilerring mit 12 Kontaktsegmenten gezeigt, welche drei Gruppen mit je vier Segmenten 1, 2, 3, 4 in jeder Gruppe bilden. Die drei mit 1 bezeichneten Kontaktsegmente sind untereinander und mit der Spule S1 > die mit 2 bezeichneten Segmente jeder Gruppe untereinander und mit der Spule S, die Segmente 3 untereinander und mit der Spule S 3 und die Segmente 4 untereinander und mit der Spule S4 elektrisch verbunden.
Wenn der Schleifkontakt 5 eine Umdrehung um den Verteilerring herum ausführt, werden die Ständerpole im Empfängermotor dreimal nacheinander in Reihenfolge um den Ständer herum erregt und die durch die Umdrehung des Schleifkontaktes 5 erzeugten 12 Impulse haben eine volle Umdrehung des Läufers zur Folge. In diesem Fall laufen der Schleifkontakt 5 und der Empfängerläufer mit derselben Winkelgeschwindigkeit um. Irgendwelche anderen Verhältnisse zwischen den Umlaufsgeschwindigkeiten des Schleifkontaktes 5 und des Läufers des Empfängermotors können durch zweckmässiges Teilen des Verteilerringes in eine geeignete Anzahl von Kontaktsegmentgruppen erhalten werden, wobei jede Gruppe eine Anzahl Kontaktsegmente enthält, die gleich der Anzahl Magnetspulen im Ständer des Empfängermotors ist.
In Fig. 2 und 3 ist die bauliche Ausführung des elektrischen Motors im Empfänger in einer Ausführungsform dargestellt. Der Ständer des Motors umfasst vier Magnetkerne 11 mit Magnetwicklungen 12 und Polschuhen 13, 13'an beiden Enden der Kerne. Die Magnetkerne 11 sind parallel zur Welle 14 des Motors um diese gleichmässig verteilt und die Polschuhe 13, 13'sind mit nach innen gewandten zylindrischen Flächen versehen, die eine die äusseren zylindrischen Polflächen des Läufers mit dem für die Bewegung erforderlichen Spalt umgebende Zylinderfläche bilden. Der Läufer umfasst einen zylindrischen
Mittelteil 15 geringen Durchmessers und zwei
Endteile 16, 16'grösseren Durchmessers, die als verhältnismässig dünne, nach aussen offene Hohl- zylinder mit den Polflächen des Läufers ent- sprechendem Durchmesser ausgebildet sind.
Die
Endteile 16, 16'sind mit axialen Einschnitten versehen, zwischen denen die Polschuhe des
Läufers belassen sind. Die Polschuhe an beiden
Enden des Läufers liegen in der axialen Verlängerung voneinander. Die Läuferwelle 14 ist in Lagern gelagert, die auf der Zeichnung nur schematisch dargestellt sind, und trägt am einen Ende ein Zahnrad 17 zum Ableiten der Bewegungen des Empfängers.
Das Fehlen von Wicklungen auf dem Läufer, dessen leichter Bau und die Zusammendrängung des Baustoffes nahe an dessen Achse, tragen dazu bei, dem Motorläufer das kleinstmögliche Trägheitsmoment zu verleihen, wodurch sehr rasche Bewegungen und Beschleunigungen sowie Richtungsänderungen des Läufers möglich werden.
Im gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält der Ständer des Empfängermotors vier Magnetpole und der Läufer drei Pole in einer zur Motorachse senkrechten Polebene. Im Nachstehenden wird mit der Polzahl immer nur die Anzahl der Pole in einer solchen Polebene gemeint. Es können aber offensichtlich auch andere Polzahlen gewählt werden, je nach der erwünschten Anzahl Impulse pro Umdrehung des Läufers oder mit anderen Worten des erwünschten Drehwinkels des Läufers beim Übergang des Schleifkontaktes von einem Kontaktsegment des Stromverteilers zum nächsten.
Für einen gedrängten Bau des Empfängermotors ist es erwünscht, eine kleine Anzahl Pole im Ständer und im Läufer zu haben, und um in Zusammenhange damit eine grösstmögliche Anzahl Impulse pro Umdrehung des Läufers zu erhalten, gilt vorzugsweise die Regel, dass die Anzahl der Impulse des Gebers pro Umdrehung des Läufers. gleich dem Produkt der Polzahl des Ständers und der Polzahl des Läufers ist. Dies kann aber nur erreicht werden, wenn die Polzahl im Ständer und die des Läufers keinen gemeinsamen Teiler haben.
Wenn die Polzahl des Ständers sich von der Polzahl des Läufers nur um einen Pol unterscheidet, müssen die Magnetpole des Ständers fortlaufend der Reihe nach um den Ständer herum erregt werden, damit eine stufenweise Drehung des Läufers mit einer Anzahl Stufen pro Umdrehung erhalten wird, die gleich dem Produkt der Polzahlen des Läufers und des Ständers ist. Wenn der Ständer einen Pol mehr als der Läufer hat, dreht sich der Läufer entgegengesetzt zur Richtung der Erregungsfolge : der Pole des Ständers. Der Motor kann selbstverständlich auch so gebaut werden, dass die Anzahl Pole im Ständer und im Läufer mit mehr als einem Pol voneinander abweichen.
In diesem Falle ist es aber notwendig, eine besondere : Reihenfolge der Erregung der Ständermagnete zu wählen, damit eine Stufenzahl in der Läuferbewegung erhalten wird, die gleich dem Produkt
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der Ständerpolzahl und der Läuferpolzahl ist, wie aus dem nachstehenden Beispiel hervorgeht : Wenn der Ständer in einer Polebene z. B. fünf Pole 1, 2, 3, 4, 5 in angegebener Reihenfolge um den Ständer herum hat, und der Läufer dagegen nur drei Pole, muss die Erregungsfolge der Ständerpole 1-3-5-2-4 sein, damit der Läufer durch fünf aufeinanderfolgende Impulse um 1/3 Umdrehung bewegt wird. Werden die
Ständerpole in der Reihenfolge 1-2-3-4-5 erregt, werden die Bewegungsstufen des Läufers doppelt so gross.
Es entstehen aber weniger magnetische Verluste im Motor, wenn die Erregungsfolge der Ständerpole fortlaufend um den
Ständer herum geschieht, und aus demselben Grunde kann es auch vorteilhaft sein, dass sich der Läufer entgegengesetzt zur Erregungsfolge der Ständerpole dreht. Selbstverständlich kann ein Motor mit nur zwei Polen im Ständer praktisch nicht verwendet werden, da immer zwei Läuferpole in gleichem Abstand vom nicht erregten Ständerpol liegen werden. Ebensowenig kann eine vorteilhafte Wirkung erzielt werden, wenn die Polzahlen im Ständer und im Läufer ein Vielfaches voneinander sind.
Dem Vorhergehenden können somit betreffend die Polzahlen im Ständer und Läufer folgende Regeln entnommen werden, die einzeln oder in zweckentsprechender Verbindung miteinander angebracht werden können : a) die Polzahlen des Ständers und des Läufers bilden nicht ein Vielfaches voneinander ; b) die Polzahl im Ständer ist grösser als zwei ; c) die Polzahlen im Ständer und im Läufer haben keinen gemeinsamen Teiler ; d) die genannten Polzahlen haben einen
Unterschied von einem Pol ; e) der Ständer hat einen Pol mehr als der Läufer. Vielerlei andere Änderungen in der Anordnung und dem Aufbau der erfindungsgemässen Vorrichtung können innerhalb des Schutzbereiches in Frage kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum synchronen Übertragen von Bewegungen mit einem Geber und einem aus Ständer und wicklungslosem Läufer bestehenden Empfänger, bei der der Geber mit einem
Stromverteiler zum nacheinander erfolgenden Anschliessen einer Anzahl Magnetspulen am
Ständer an eine Stromquelle versehen ist, so dass ein jeder Magnetspule entsprechendes Paar von Polen erregt wird, die an entgegengesetzten Enden des Ständers vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer an beiden Endteilen zur Bildung ausgeprägter, zweckmässig in einem Stück mit dem zwischen den Endteilen liegenden Mittelteil ausgeführter Polschuhe erweitert ist.
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Device for synchronous transfer of movements
The invention relates to a device for the synchronous transmission of movements and is particularly suitable for remote control of movements z. B. the remote indication of changes in position, as they are used to transmit details of changes in angle and distance to anti-aircraft weapons or the like. The invention relates in particular to such devices for the synchronous transmission of movements, in which a transmitter is provided with a power distributor for connecting a number of magnet coils on the stator one after the other to a power source, so that a pair of poles corresponding to each magnet coil is excited are provided at opposite ends of the stand.
The aim of the invention is to provide a device of this type in which the receiver is able to move or move very quickly.
To follow changes in the position of the encoder with the greatest possible accuracy. Accordingly, the invention is essentially characterized in that the rotor is widened at both end parts to form pronounced pole shoes, expediently made in one piece with the middle part lying between the end parts. In order to keep the magnetic resistance low, the rotor expediently consists of a hollow cylinder which is widened at the end parts and is provided with axial recesses to form two or more pole shoes between these recesses. In order to keep the centrifugal mass of the rotor as low as possible, the end parts can also be expanded on the inside. The magnetic coils expediently partially protrude into the space formed between the end parts of the rotor.
This means that the width of the pole shoes can be as large as possible in relation to the size of the receiver, so that the torque for starting the rotor quickly is also high.
The invention is illustrated schematically in one embodiment in the drawing. 1 shows a schematic representation of the transmission device and its electrical circuit connections, FIG. 2 shows a longitudinal section through an embodiment of the receiver motor, FIG. 3 shows a cross section through the receiver motor along the line III-III in FIG
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segment 2 is shifted, the current through the magnetic coil is interrupted and the magnetic coil S2 is connected to the power source 10.
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the runner is opposite by 30 0
Rotates clockwise.
If the movement of the movable sliding contact 5 is continued, the magnet coils S3 and S4 are connected one after the other to the power source 10, the stator pole M3 attracting the rotor pole P3 and the stator pole M4 attracting the rotor pole P. When the sliding contact 5 has made one revolution, the rotor has been rotated through 1200 in four stages of movement. The movement of the runner thus obtained can in a simple, unspecified manner, for. B. can be taken from the rotor shaft via a transmission gear.
Instead of just one contact segment for each magnet coil, several contacts can be provided, which are arranged at the same angular distance from one another in the power distribution ring. In Fig. 4, a distributor ring with 12 contact segments is shown, which form three groups with four segments 1, 2, 3, 4 in each group. The three contact segments labeled 1 are electrically connected to one another and to the coil S1> the segments of each group labeled 2 to one another and to the coil S, the segments 3 to one another and to the coil S 3 and the segments 4 to one another and to the coil S4 .
When the sliding contact 5 rotates around the distributor ring, the stator poles in the receiver motor are excited three times in succession around the stator and the 12 pulses generated by the rotation of the sliding contact 5 result in one full rotation of the rotor. In this case, the sliding contact 5 and the receiver rotor rotate at the same angular speed. Any other ratios between the rotational speeds of the sliding contact 5 and the rotor of the receiver motor can be obtained by appropriate dividing the distributor ring into a suitable number of contact segment groups, each group containing a number of contact segments which is equal to the number of magnetic coils in the stator of the receiver motor.
In Fig. 2 and 3 the structural design of the electric motor in the receiver is shown in one embodiment. The stator of the motor comprises four magnetic cores 11 with magnetic windings 12 and pole pieces 13, 13 'at both ends of the cores. The magnetic cores 11 are evenly distributed parallel to the shaft 14 of the motor and the pole shoes 13, 13 'are provided with inwardly facing cylindrical surfaces which form a cylindrical surface surrounding the outer cylindrical pole surfaces of the rotor with the gap required for the movement. The runner includes a cylindrical one
Middle part 15 of small diameter and two
End parts 16, 16 'of larger diameter, which are designed as relatively thin, outwardly open hollow cylinders with a diameter corresponding to the pole faces of the rotor.
The
End parts 16, 16 'are provided with axial cuts, between which the pole pieces of the
Runner are left. The pole pieces on both
Ends of the rotor are in the axial extension of one another. The rotor shaft 14 is mounted in bearings, which are only shown schematically in the drawing, and carries at one end a gear 17 for deriving the movements of the receiver.
The lack of windings on the rotor, its light construction and the crowding of the building material close to its axis help to give the motor rotor the smallest possible moment of inertia, which enables very rapid movements and accelerations as well as changes in direction of the rotor.
In the embodiment shown and described, the stator of the receiver motor contains four magnetic poles and the rotor contains three poles in a pole plane perpendicular to the motor axis. In the following, the number of poles only ever means the number of poles in such a pole plane. Obviously, however, other numbers of poles can also be selected, depending on the desired number of pulses per revolution of the rotor or, in other words, the desired angle of rotation of the rotor at the transition of the sliding contact from one contact segment of the power distributor to the next.
For a compact construction of the receiver motor, it is desirable to have a small number of poles in the stator and in the rotor, and in connection with this to obtain the largest possible number of pulses per rotation of the rotor, the rule that the number of pulses from the encoder per revolution of the rotor. is equal to the product of the number of poles in the stator and the number of poles in the rotor. However, this can only be achieved if the number of poles in the stator and that of the rotor do not have a common factor.
If the number of poles of the stator differs from the number of poles of the rotor by only one pole, the magnetic poles of the stator must be energized consecutively in sequence around the stator so that a step-wise rotation of the rotor with a number of steps per revolution that is the same is obtained is the product of the number of poles of the rotor and the stator. If the stator has one pole more than the rotor, the rotor rotates in the opposite direction to the direction of the excitation sequence: the pole of the stator. The motor can of course also be built in such a way that the number of poles in the stator and in the rotor with more than one pole differ from one another.
In this case, however, it is necessary to select a special: order of excitation of the stator magnets so that a number of stages in the rotor movement is obtained that is equal to the product
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the number of stator poles and the number of rotor poles is, as can be seen from the following example: If the stator in a pole plane z. B. five poles 1, 2, 3, 4, 5 in the specified order around the stator, and the runner, however, only three poles, the excitation sequence of the stator poles must be 1-3-5-2-4, so that the runner through five consecutive pulses is moved by 1/3 of a turn. Will the
When the stator poles are excited in the order 1-2-3-4-5, the movement levels of the runner are twice as great.
However, there are fewer magnetic losses in the motor if the excitation sequence of the stator poles continuously around the
Stator happens around, and for the same reason it can also be advantageous that the rotor rotates in the opposite direction to the excitation sequence of the stator poles. Of course, a motor with only two poles in the stator cannot be used in practice, since two rotor poles will always be at the same distance from the non-excited stator pole. Nor can an advantageous effect be achieved if the number of poles in the stator and in the rotor are a multiple of each other.
From the foregoing, the following rules regarding the number of poles in the stator and rotor can be taken, which can be attached individually or in appropriate connection with one another: a) the number of poles of the stator and the rotor are not a multiple of each other; b) the number of poles in the stator is greater than two; c) the number of poles in the stator and in the rotor have no common factor; d) the numbers of poles mentioned have a
Difference from one pole; e) the stator has one more pole than the rotor. Many other changes in the arrangement and structure of the device according to the invention can be considered within the scope of protection.
PATENT CLAIMS:
1. Device for the synchronous transfer of movements with an encoder and a receiver consisting of a stand and a winding-free rotor, in which the encoder with a
Power distributor for successively connecting a number of solenoid coils to the
Stator is provided to a power source so that each magnet coil corresponding pair of poles is excited, which are provided at opposite ends of the stator, characterized in that the rotor at both end parts to form pronounced, conveniently in one piece with that between the end parts lying middle part of executed pole pieces is expanded.