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Lichtelektrisch getriebener Motor
Die Erfindung bezieht sich auf einen lichtelektrisch getriebenen Motor, bei dem die kommutierend zu erregenden Spulen durch ein oder mehrere Photoelemente erregt werden.
Beim Betrieb von Gleichstrommotoren werden zur Erzielung eines Drehmomentes Kommutatoren be- nutzt, die die einzelnen Wicklungen des Motors bei Erreichen des Gebietes des maximalen Flusses der
Feldwicklung an Spannung legen bzw. kommutieren. Dabei treten Kommutierungsverluste und zusätz - lich Reibungsverluste auf, die den Wirkungsgrad des Motors herabsetzen.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 853922 ist ein Photozellenmotor bekanntgeworden, bei dem die oben erwähnten Nachteile einer mechanischen Kommutierung dadurch vermieden sind, dass die in Photo- zellen durch Lichteinfall erzeugte elektrische Energie zum Betreiben eines Motors mit permanentmagnetischem Rotor verwendet wird. Dabei wird die Drehbewegung durch die Erregung gegeneinander versetzter Spulenpaare hervorgerufen, die nacheinander vom Photostrom verschiedener Photozellen durchflossen werden. Die Steuerung der Spulenströme erfolgt durch eine Steuerung der Belichtung der Photozellen mittels beweglicher Blenden, Spiegel oder sonstiger optischer Hilfsmittel.
Ziel der Erfindung ist eine demgegenüber verbesserte konstruktive Lösung für einen lichtelektrisch getriebenen Motor.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die kommutierend zu erregenden Spulen des Motors durch ein oder mehrere Photoelemente erregt werden und diese Spulen als Rotorwicklung ausgebildet sind und die ihnen zugeordneten Photoelemente auf der Rotorwelle befestigt und durch eine feste Verdrahtung elektrisch leitend mit den Rotorspulen verbunden sind.
Der Motor nach der Erfindung zeichnet sich insbesondere durch eine vorteilhafte konstruktive Lösung aus. Ein Vorteil gegenüber der bekannten Anordnung ist in der Anordnung der Photozellen auf der Rotorwelle zu sehen. Damit wird erreicht, dass der Motor durch ein gerichtetes Lichtbündel angetrieben werden kann und zusätzliche bewegliche Blenden oder Spiegel entfallen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Erzeugung des magnetischen Erregerfeldes ein feststehender, innerhalb des Rotors angeordneter Dauermagnet vorgesehen ist. Somit kann bei einem dergewählten und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele die Masse des diesen Magnetkern umschliessenden Rotors, der im wesentlichen aus den von den Photozellen gespeisten Spulen besteht, gering gehalten werden.
Im Vergleich zur bekannten Anordnung sind beim Gegenstand der Erfindung weit grössere Leistungen erzielbar.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zu den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen : Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Rotors in vereinfachter Darstellung, Fig. 2 einAusfUh- rungsbeispiel eines Motors und Fig. 3 ein Schaltbild.
Den prinzipiellen Aufbau des Motors bildet eine Schaltung, bestehend aus einem Photoelement und einer in einem homogenen magnetischen Feld befindlichen Spule. Der Läufer wird sich nun durch Spannungs-bzw. Stromabgabe des Photoelementes an die Spule infolge Strahleneinwirkung (insbesondere Licht) und auf Grund des vorhandenen Magnetfeldes drehen. Er dreht sich dabei nur so weit wie die von dem
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Photoelement gelieferte Spannung noch ausreicht, ein genügend grosses Drehmoment zu erzielen.
Dabei wird der Läufer bei Nichtvorhandensein eines Kommutators nach Erreichen seiner um 1800 ge- drehten Lage seine Drehrichtung infolge der ebenfalls um 180 gedrehten Stromrichtung in der Spule, bezogen auf die ursprüngliche Stellung, ändern.
Die nach Fig. 1 der Erfindung zugrunde liegende Anordnung verwendet nun zwei an einer Achse 3 ra- dial gegenüberliegend befestigte Photoelemente 1, auf der sich auch eine Spule 2 befindet, deren Achse senkrecht zur Drehachse 3 steht. Die Photoelemente 1 sind gegeneinander geschaltet und wirken auf die
Spule 2, die sich in einem konstanten Magnetfeld H drehen kann.
Ist der Lichteinfall so, dass bei maximaler Beleuchtung eines Photoelementes 1 Spulenachse und Ma- gnetfeld senkrecht aufeinander stehen, so dreht sich der Läufer, bis die Achse der Spule die Richtung des
Magnetfeldes H hat, wobei das Feld der Spule durch das Abnehmen der Beleuchtung des treibenden Pho- toelementes bis Null abnimmt. Dreht sich der Läufer infolge seiner Bewegungsenergie, die man durch
Verwendung einer Zusatzschwungmasse beispielsweise vergrössern kann, etwas weiter, so fällt Licht auf das andere Photoelement 1, das nun mit wachsender elektromotorischer Kraft einen Strom in anderer
Richtung durch die Spule 2 treibt, wodurch der Läufer in gleicher Richtung weitergedreht wird. Das wäh- rend des Drehvorganges jeweils unbeleuchtete Photoelement ist hochohmig, da es als eine in Sperrichtung betriebene Diode aufzufassen ist.
Zur Vermeidung des bei dieser Anordnung auftretenden Totpunktes lässt man zweckmässig mehrere Photoelemente 1 mit entsprechenden Spulen 2 nacheinander zur Wirkung kom- men.
Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung besteht aus drei im Winkel von 1200 zueinander stehenden Pho- toelementen 1. Die zu diesen drei Photoelementen 1 gehörenden Spulen 2 liegen flach auf einem Hohl- zylinder 6, in welchem feststehend ein runder, über einen Durchmesser magnetisierter Dauermagnet 4 an- geordnet ist. Als magnetischer Rückschluss liegt über dem Hohlzylinder 6 ein feststehender Eisenring 5, so dass sich die Spulen in einem kleinen Luftspalt frei drehen können. Die Wicklung ist wie bei einem zweipoligen Gleichstrommotor zu einem Ring geschaltet (Fig. 3).
Zur weiteren Leistungssteigerung können mehrere, jeweils aus einem oder mehreren Photoelementen und einer Spule bestehende Systeme so kombiniert werden, dass sie gleichzeitig zur Wirkung kommen, wobei die einzelnen Systeme zur Kompensation der durch die verschieden starke Beleuchtung auftreten- den Fehlanpassung verschiedene Spulenwiderstände besitzen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lichtelektrisch getriebener Motor, bei dem die kommutierend zu erregenden Spulen durch ein oder mehrere Photoelemente erregt werden, dadurch gekennzeichnet, dass diese Spulen als Rotorwicklung ausgebildet sind und die ihnen zugeordneten Photoelemente auf der Rotorwelle befestigt und durch eine feste Verdrahtung elektrisch leitend mit den Rotorspulen verbunden sind.