DE1035926B

DE1035926B - Device for speed control of the electromotive drive of a flywheel

Info

Publication number: DE1035926B
Application number: DEB24315A
Authority: DE
Inventors: Anton Bauer
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1953-02-16
Filing date: 1953-02-16
Publication date: 1958-08-07

Description

Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung des elektromotorischen Antriebs einer Schwungmasse Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung des elektromotorischen Antriebs einer Schwungmasse, z. B. des Plattentellers einer Sprechmaschine, mit einem vom Motor angeregten, aus einer massebehafteten elastischen Zunge bestehenden Schwingsystem, dessen Resonanzfrequenz über eine den Motorstromkreis steuernde Kontaktvorrichtung die Motordrehzahl bestimmt.Device for speed control of the electric motor drive a flywheel The invention relates to a device for speed control the electric motor drive of a flywheel, z. B. the turntable one Talking machine, with an elastic one excited by the motor and an elastic one with a mass Tongue existing oscillation system, whose resonance frequency over a the motor circuit controlling contact device determines the engine speed.

Bei Wiedergabeeinrichtungen für Schallplatten oder andere Schallträger, die nicht ortsfest betrieben werden, ist man gewöhnlich auf die Verwendung von Gleichstrom angewiesen. Die üblichen Gleichstrommotoren sind bekanntlich ohne Regeleinrichtung nicht drehzahlbeständig. Eine unverfälschte Wiedergabe kommt aber nur zustande, wenn die Abspielgeschwindigkeit der Aufnahmegeschwindigkeit entspricht. Besonders unangenehm sind Drehzahlschwankungen während der Abspieldauer. Gleichspannungslaufwerke für Netzbetrieb wurden deshalb früher mit Fliehkraftreglern ausgerüstet. Neuerdings regelt man die Drehzahl von Laufwerken für Batteriebetrieb auch mit einem veränderlichen Vorwiderstand.In the case of playback devices for records or other sound carriers, that are not operated stationary, one is usually on the use of direct current reliant. The usual DC motors are known to have no control device not speed-resistant. However, an unadulterated reproduction can only be achieved if the playback speed corresponds to the recording speed. Particularly Speed fluctuations during the playing time are unpleasant. DC drives For this reason, centrifugal governors were previously equipped for network operation. Recently one regulates the speed of drives for battery operation also with a changeable Series resistor.

Insbesondere für den Antrieb von Laufwerken ist es bereits bekannt, den Plattenteller oder eine langsam rotierende Schwungmasse als Motoranker zu benutzen und an Stelle von Kommutator und Bürsten einen Unterbrecher zu verwenden, der dem Stator periodische Stromstöße zuführt. Dabei wird der Unterbrecher von einem auf der Plattentellerachse befindlichen Zahnrad angetrieben, dessen Zähnezahl der Anzahl der über den Triebkreis verteilten Eisenblöckchen entspricht. Der Unterbrecher schließt sich immer dann, wenn ein Eisenblöckchen von der dem Drehsinn entgegengesetzten Seite in den Wirkungsbereich des Elektromagneten kommt, und er öffnet sich, wenn das Eisenblöckchen in Fortsetzung des Drehsinnes die maximale Felddichte überschreitet. Dabei steht die Drehzahl mit der Anzahl der Eisenblöckchen oder Zähne in keinem festen Verhältnis. Die Eisenblöckchen werden um so schneller angezogen, je größer der Erregerstrom des Stators ist, bzw. je weniger der Teller belastet wird.In particular for the drive of drives, it is already known to use the turntable or a slowly rotating flywheel as a motor anchor and to use a breaker instead of a commutator and brushes that corresponds to the Stator supplies periodic current surges. The breaker is opened by one the turntable axis located gear driven, the number of teeth of the number corresponds to the iron blocks distributed over the drive circle. The breaker closes always when one iron block is opposite to the direction of rotation Side comes into the range of action of the electromagnet, and it opens when the iron block in continuation of the direction of rotation exceeds the maximum field density. The speed does not correspond to the number of iron blocks or teeth fixed ratio. The larger the iron blocks, the faster they are attracted is the excitation current of the stator, or the less the plate is loaded.

Es sind auch bereits Drehzahlregelanordnungen ähnlichen Aufbaues bekanntgeworden, die die Resonanz einer mit Gewicht versehenen schwingungsfähigen Blattfeder zur Steuerung eines im Motorstromkreis liegenden Kontaktes ausnutzen. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch diese Blattfeder nur nach Art eines Fliehkraftreglers verwendet, der beim Überschreiten einer bestimmten Drehzahl den Kontakt schließt und die Motorerregung im Sinne einer Drehzahlherabsetzung ändert. Solche Kontakteinrichtungen arbeiten aber nur zufriedenstellend, wenn keine besonders hohen Anforderungen an die Drehzahlkonstanz gestellt werden, da Kontaktschließung und Kontaktöffnung gewisse Schwankungen der Drehzahl zur Voraussetzung haben. Solche Schwankungen aber müssen bei Schallwidergabegeräten unter allen Umständen vermieden werden; die Regelgenauigkeit muß also erheblich höher liegen.Speed control arrangements of a similar structure have also already become known, the resonance of an oscillating leaf spring provided with a weight Use control of a contact in the motor circuit. With this well-known Arrangement, however, this leaf spring is only used in the manner of a centrifugal governor, which closes the contact when a certain speed is exceeded and the motor excitation changes in the sense of a speed reduction. Such contact devices work but only satisfactory if there are no particularly high demands on the speed constancy are made, since contact closure and contact opening certain fluctuations in the Speed as a prerequisite. However, such fluctuations must be in the case of sound reproduction devices be avoided at all costs; the control accuracy must therefore be considerable lie higher.

Die Erfindung besteht darin, daß die Masse der elastischen Zunge oder ein Teil derselben aus einem Dauermagneten besteht und daß mit der Schwungmasse gekuppelte Mittel, z. B. ein an sich bekannter Zahnkranz aus ferromagnetischem Material, auf magnetischem Wege den Dauermagneten in Schwingungen versetzen und die Schwungmasse bei Stillstand in Anlaufstellung halten.The invention consists in that the mass of the elastic tongue or a part of the same consists of a permanent magnet and that with the flywheel coupled means, e.g. B. a known ring gear made of ferromagnetic material, Magnetically set the permanent magnet vibrating and the flywheel hold in start-up position at standstill.

Dabei wird zweckmäßig die Eigenschwingungszahl des Schwingsystems gleich dem Produkt aus der Zähnezahl des Zahnkranzes und der sekundlichen Solldrehzahl der Schwungmasse gewählt.The natural frequency of the oscillation system is expedient here equal to the product of the number of teeth on the ring gear and the secondary target speed of the flywheel.

Der Motor kann mit Vorteil aus einem auf die Zähne des Zahnkranzes einwirkenden Elektromagneten bestehen, der von der Kontaktvorrichtung des Schwingsystems periodisch ein- und ausgeschaltet wird.The motor can take advantage of one on the teeth of the ring gear acting electromagnets exist from the contact device of the oscillation system is switched on and off periodically.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Kontaktvorrichtung so ausgebildet wird, daß sie durch die zeitliche Verschiebung und die verkürzte Dauer der Stromschließung bei Betrieb oberhalb der Eigenfrequenz des Schwingsystems einer Drehzahlsteigerung entgegenwirkt.It is advantageous if the contact device is designed in this way is that they are due to the time shift and the shortened duration of the power closure an increase in speed when operating above the natural frequency of the oscillating system counteracts.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Plattentellerantrieb nach der Erfindung im Grundriß, Fig. 2 den gleichen Antrieb von der Seite gesehen, im Schnitt, Fig. 3 eine Seitenansicht des Plattentellers und Fig. 4 den Unterbrecher in seiner vom Plattentellerrand unbeeinflußten Ruhelage.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown, namely Fig. 1 shows a turntable drive according to the invention in plan, Fig. 2 the same drive seen from the side, in section, Fig. 3 is a side view of the turntable and FIG. 4 shows the interrupter in its from Platter edge unaffected rest position.

Das Laufwerk gemäß Fig.1 bis 4 besteht aus einem Unterbrecher 1, der zusammen mit einem Elektromagneten 7. 9 auf einer Grundplatte 13 befestigt ist. Diese Grundplatte trägt ferner einen Zapfen, auf den die Nabe 12 des Plattentellers 11 leicht laufend von oben her aufgesetzt werden kann.The drive according to Figure 1 to 4 consists of an interrupter 1, the is attached to a base plate 13 together with an electromagnet 7. 9. This base plate also carries a pin on which the hub 12 of the turntable 11 can be put on easily running from above.

Die Anregung des Unterbrechers 1 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Dauermagneten 3, der an der Unterbrecherzunge 2 befestigt ist und mit seinem freien Ende sich dicht vor den Zähnen 10 befindet, die am Rand des Plattentellers 11 vorgesehen sind und aus ferromagnetischem Material bestehen. Diese Zähne 10 laufen außerdem durch die Polschuhe 8 des Elektromagneten, dessen Eisenkern mit 7 und dessen Wicklung mit 9 bezeichnet sind. Dabei liegt die Wicklung 9 in Reihe mit dem Unterbrecherkontakt 5, 6 an der Betriebsstromquelle, und die einseitig festgeklemmte Unterbrecherzunge 2 ist zwecks Abstimmung auf die richtige Resonanzfrequenz noch mit einer Masse 4 versehen, die gegebenenfalls auch entfallen kann, sofern der Dauermagnet 3 dem schwingfähigen System bereits genügend Masse verleiht.The interrupter 1 is excited in this exemplary embodiment by a permanent magnet 3, which is attached to the breaker tongue 2 and with its free end is located close to the teeth 10 on the edge of the turntable 11 are provided and consist of ferromagnetic material. These teeth 10 run also through the pole pieces 8 of the electromagnet, its iron core with 7 and its Winding are denoted by 9. The winding 9 is in series with the interrupter contact 5, 6 on the operating power source, and the interrupter tongue clamped on one side 2 is also connected to a mass 4 for the purpose of tuning to the correct resonance frequency provided, which can optionally also be omitted, provided that the permanent magnet 3 is the oscillatable System already gives enough mass.

In Fig. 1 ist der Plattenteller mit seinem Antrieb in der stromlosen Ruhestellung dargestellt. Durch die Anziehungskraft zwischen dem Dauermagneten 3 und dem gegenüberliegenden Zahn des Plattentellers wird der letztere in der gezeichneten Stellung gehalten, in der sich kurz vor den Polschuhen 8 je ein Zahn 10 befindet. Beim Einschalten kommt, da der Kontakt 5, 6 geschlossen ist, der Magnet 7, 9 sogleich unter Strom und zieht die kurz vor den Polschuhen stehenden Zähne 10 in die letzteren hinein. Damit kommt der Plattenteller in der gewünschten Richtung in Bewegung. Gleichzeitig aber entfernt sich der vor dem Magneten 3 befindliche Zahn vom letzteren, die gespannte Feder 2 streckt sich und öffnet den Kontakt 5, 6. Dies ist auch erforderlich, da der Magnet 7, 9 abgeschaltet werden muß, sobald sich die Zähne 10 innerhalb der Polschuhe 8 befinden.In Fig. 1, the turntable with its drive is in the currentless Rest position shown. Due to the attraction between the permanent magnet 3 and the opposite tooth of the turntable is the latter in the drawn Maintained position in which a tooth 10 is located just in front of the pole pieces 8. When switching on, since the contact 5, 6 is closed, the magnet 7, 9 comes immediately energized and pulls the teeth 10, which are just in front of the pole pieces, into the latter into it. This starts the turntable moving in the desired direction. Simultaneously but the tooth located in front of the magnet 3 moves away from the latter, the tensioned one Spring 2 stretches and opens contact 5, 6. This is also necessary because the magnet 7, 9 must be switched off as soon as the teeth 10 are within the Pole shoes 8 are located.

Der Unterbrecher i ist so angeordnet, daß sich die Zunge 2 mit dem Dauermagneten 3 zwar zu den Zähnen hin bewegen kann, der Magnet aber auch bei voller Schwingweite die Zähne nicht berührt. Dies ergibt den wesentlichen Vorteil, daß die Steuerung und der Antrieb völlig geräuschlos erfolgen. Die beschriebene Anordnung ergibt außerdem einen stets einwandfrei gesicherten Anlauf in der richtigen Richtung, denn im Ruhezustand hält der Magnet den Plattenteller stets so, daß sich der Magnet 3 und einer der Zähne 10 unmittelbar gegenüberstehen, wobei die Unterbrecherkontakte geschlossen sind, und daß, in Drehrichtung gesehen, die vor den Polschuhen befindlichen Zähne näher an den Polschuhen liegen als die hinter den Polschuhen befindlichen, die also die Polschuhe bereits durchlaufen haben.The breaker i is arranged so that the tongue 2 with the Permanent magnets 3 can move towards the teeth, but the magnet also when full The amplitude does not affect the teeth. This gives the essential advantage that the control and the drive are completely silent. The arrangement described also results in an always perfectly secured start-up in the right direction, because in the idle state the magnet always holds the turntable so that the magnet is 3 and one of the teeth 10 are directly opposite, the breaker contacts are closed, and that, seen in the direction of rotation, those located in front of the pole pieces Teeth are closer to the pole pieces than those behind the pole pieces, which have already passed through the pole shoes.

Im Betrieb erfolgt eine regelmäßige Anziehung des Magneten 3 durch die vorbeilaufenden Zähne, so daß die Feder 2 regelmäßige Schwingungen ausführt. Zähnezahl und Resonanzfrequenz der Feder 2 sind so abgestimmt, daß bei der vorgeschriebenen Drehzahl der Ein- und Ausschalttakt des Elektromagneten 7, 9 mit der Eigenfrequenz der Feder 2 nebst der ihr anhaftenden Masse übereinstimmt.The magnet 3 is regularly attracted during operation the passing teeth, so that the spring 2 carries out regular vibrations. The number of teeth and the resonance frequency of the spring 2 are matched so that the prescribed Speed of the switch-on and switch-off cycle of the electromagnet 7, 9 with the natural frequency the spring 2 coincides with the mass adhering to it.

Die schwingende Masse der Unterbrecherzunge 2 ist infolge des Magneten 3 und gegebenenfalls der Masse 4 verhältnismäßig groß, und man kann deshalb die Federkraft der Zunge so festlegen, daß sie in dem für die Unterbrecherfrequenz geeigneten Bereich zwischen 40 und 60 Hz in Resonanz gerät. Auf diese Weise erzielt man eine Resonanzschärfe, mit deren Hilfe die Drehzahl ausreichend stabilisiert werden kann. Eine Begrenzung der Resonanzschärfe ist dadurch gegeben, daß die Zunge 2 bei jeder Kontaktberührung eine Dämpfung erfährt. Bildet man einen der Kontakte als Blattfeder oder Spiralfeder aus, so kann man diese Dämpfung noch herabsetzen und desgleichen das etwa noch wahrnehmbare Kontaktgeräusch. Eine gewisse Dämpfung muß aber vorgesehen sein, da andernfalls die Schwingweite sehr groß werden könnte, so daß der Magnet 3 doch an die vorbeilaufenden Zähne anschlägt.The oscillating mass of the interrupter tongue 2 is due to the magnet 3 and possibly the mass 4 relatively large, and you can therefore the Set the spring force of the tongue so that it is in the range appropriate for the interrupter frequency The range between 40 and 60 Hz will resonate. This is how you get one Resonance sharpness, with the help of which the speed can be sufficiently stabilized. A limitation of the resonance sharpness is given that the tongue 2 at each Contact contact experiences a damping. If one of the contacts is formed as a leaf spring or spiral spring, this damping can be reduced and the like the possibly still perceptible contact noise. However, a certain damping must be provided otherwise the amplitude could be very large, so that the magnet 3 strikes against the passing teeth.

Die drehzahlbegrenzende Wirkung dieser Einrichtung erklärt sich daraus, daß die Schwingweite der Unterbrecherzunge 2 rasch abnimmt, wenn sie nicht in ihrer Resonanzfrequenz erregt wird, und daß außerdem zwischen der erregenden Kraft, die hier von den vorbeilaufenden Zähnen ausgeübt wird, und der Bewegung der Unterbrecherzunge eine zeitliche Verschiebung (Phasendrehung) auftritt. Zeigt nun der Plattenteller 11 durch Verringerung der Belastung oder Spannungserhöhung die Neigung, schneller zu laufen, so verkürzt sich auf Grund der eben geschilderten Erscheinung die Einschaltdauer und damit die Zeit, während der die drehmomentbildende Kraft des Elektromagneten 7, 9 wirksam ist. Besonders fällt hierbei die erwähnte Phasendrehung ins Gewicht. Die Unterbrecherzunge 2 verliert nicht nur an Schwingweite, wenn sie in schnellerer Folge erregt wird, als ihrer Resonanzfrequenz entspricht. Ihre Schwingfrequenz bleibt zwar an die Frequenz der erregenden Kraft gekuppelt, folgt dieser aber mit einer gewissen Verzögerung, die um so größer wird, je mehr die Antriebsfrequenz gegenüber der Eigenfrequenz der Zunge nach oben abweicht. An der oberen Bandbreitengrenze ist der Verschiebungswinkel gleich - 45°. Das bedeutet, daß der erregende Stromstoß auf den Magneten 7, 9 nicht mehr in der günstigsten Anzugsstellung erfolgt, sondern erst dann, wenn die Zähne 10 bereits ein Stück in den Polschuh 8 hineingelaufen sind. Der Unterbrecher schaltet im übrigen dann auch später ab, so daß die Zähne bzw. die Masse des Plattentellers 11 noch eine Austrittsarbeit zu leisten haben, d. h. gebremst werden. Es wirken somit verschiedene Vorgänge der Drehzahlerhöhung entgegen, die infolge ihres elektrischen Charakters keine nachträgliche Regelung darstellen, sondern die Drehzahl gleichmäßig konstant halten.The speed-limiting effect of this device is explained by that the amplitude of the interrupter tongue 2 decreases rapidly when it is not in their Resonant frequency is excited, and that also between the exciting force that is exercised here by the passing teeth and the movement of the interrupter tongue a time shift (phase shift) occurs. Now shows the turntable 11 by reducing the load or increasing the tension, the tendency to move faster to run, the on-time is shortened due to the phenomenon just described and thus the time during which the torque-generating force of the electromagnet 7, 9 is effective. The phase rotation mentioned is particularly important here. The interrupter tongue 2 not only loses its oscillation amplitude when it is faster Sequence is excited than corresponds to its resonance frequency. Your oscillation frequency remains although coupled to the frequency of the exciting force, it follows it with a certain delay, which becomes greater, the more the drive frequency is compared the natural frequency of the tongue deviates upwards. At the upper limit of the bandwidth the shift angle is equal to - 45 °. That means that the exciting rush current on the magnets 7, 9 no longer takes place in the most favorable tightening position, but only when the teeth 10 have already run a bit into the pole piece 8 are. The interrupter then also switches off later, so that the teeth or the mass of the turntable 11 still has a work function to do, d. H. be braked. Various speed increase processes thus take effect contrary to which, due to their electrical nature, no subsequent regulation but keep the speed constant.

Der dargestellte Antriebsmechanismus weist auch den Vorteil auf, daß sich der Plattenteller 11 mit den Zähnen 10 sehr einfach und billig fertigen läßt. Er kann zusammen mit den Zähnen aus Eisenblech gestanzt und der gezahnte Rand in einem zweiten Arbeitsgang zylindrisch gezogen werden. Die Polschuhe 8 sollen die Breite der Zähne aufweisen.The illustrated drive mechanism also has the advantage that the turntable 11 with the teeth 10 can be manufactured very easily and cheaply. It can be punched out of sheet iron together with the teeth and the toothed edge in can be drawn cylindrically in a second step. The pole shoes 8 should be the Width of teeth.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Device for speed control of the electromotive drive of a flywheel, z. B. the turntable of a speaking machine, with an excited by the motor, consisting of a massed elastic tongue, the resonance frequency of which determines the engine speed via a contact device controlling the motor circuit, characterized in that the mass of the elastic tongue or part of it consists of a permanent magnet and that means coupled to the flywheel, e.g. B. a known ring gear made of ferromagnetic material, magnetically set the permanent magnet in vibration and keep the flywheel at standstill in the starting position.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the natural frequency of the oscillating system is equal to the product of the number of teeth of the ring gear and the secondary target speed of the flywheel is selected.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the engine is off an electromagnet acting on the teeth of the ring gear consists of the contact device of the oscillation system is switched on and off periodically.

4. Device according to claim 3, characterized in that the contact device due to the time shift and the shortened duration of the electricity closure at Operation above the natural frequency of the oscillating system counteracts an increase in speed. Documents considered: German Patent No. 502 564; french U.S. Patent No. 479,362.