-
Elektromotor mit einem mechanischen Schwingungssystem zur Drehzahlregelung
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, dessen dauernd umlaufender Läufer mit
mehreren Polpaaren bzw. ein mit dem Läufer mechanisch gekoppelter Zusatzläufer bei
der Drehung in einer Steuerwicklung Spannungen induziert, die über einen Verstärker
eine mit der Steuerwicklung mechanisch gekoppelte Erregerwicklung speisen, wobei
zur Drehzahlregelung ein mechanisches Schwingungssystem vorgesehen ist.
-
Bei einer bekannten Ausbildung eines Elektromotors dieser Gattung
besteht das mechanische Schwingungssystem aus einem Magneten, der in einer Ebene
quer zur Bewegungsrichtung der Pole eines Läufers schwingfähig angeordnet ist. Die
Eigenfrequenz dieses Schwingungssystems bestimmt dabei die Drehzahl des Läufers.
Eine solche Anordnung des drehzahlregelnden Schwingungssystems erfordert zusätzliche
Teile wie einen Magneten, eine Biegefeder und Befestigungsmittel für diese, und
sie benötigt auch Platz, da die Schwingung in einer Ebene erfolgen muß, die zur
Ebene des Läufers unter rechtem Winkel steht, und dieser Platzbedarf sowie auch
das Gesamtgewicht des Elektromotors sind um so höher, je höher die für die Erzielung
der gewünschten Motordrehzahl erforderliche träge Masse der schwingenden Teile ist.
-
Bei einer bekannten Ausbildung eines. Elektromotors ist ein mit dem
Läufer gekoppelter Zusatzläufer vorgesehen, der bei der gemeinsamen Drehung mit
dem Hauptläufer in den Steuerwicklungen die Spannungen induziert, die zur Speisung
der Erregerwicklung dienen. Bei dieser Ausbildung ist jedoch für die Regelung der
Drehzahl kein mechanisches Schwingungssystem vorgesehen, vielmehr wird die Konstanz
der Drehzahl durch Verwendung eines Kondensators und eines Regelwiderstandes erreicht,
' die zwischen den Basiselektroden zweier Transistoren hintereinand'ergeschaltet
sind. Auch hier sind also zur Regelung der Drehzahl zusätzliche Teile erforderlich,
die die. Kosten und den Arbeitsaufwand bei der Herstellung und Montage erhöhen.
-
Nach der Erfindung werden diese zusätzlichen Kosten und Aufwendungen
verringert oder gänzlich vermieden durch eine raumsparende Ausbildung, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß das mechanische Schwingungssystem die Steuer- und Erregerwicklung
mechanisch verbindet oder die mechanische Kopplung der zwei je einer dieser Wicklungen
zugeordneten Läuferteile als Drehschwingungssystem ausgebildet ist, dessen Resonanzfrequenz
im wesentlichen die -Drehgeschwindigkeit des Läufers bestimmt.
-
Als Drehschwingungssystem werden zum größten Teil ohnehin vorhandene
Teile mitverwendet. Zum Beispiel kann vorteilhafterweise die an sich bekannte gemeinsame,
mit den zwei Läuferteilen drehfest verbundene Welle als Torsionsfeder ausgebildet
sein. Gegenüber dem, erwähnten bekannten Elektromotor mit Zusatzläufer ohne mechanisches
Schwingungssystem ist also lediglich anstatt einer starren Welle zwischen den beiden
Läuferteilen, nämlich dem Haupt- und dem Zusatzläufer, eine als Torsionsfeder ausgebildete
Welle erforderlich, um den Kondensator und den Regelwiderstand zwischen den Basiselektroden
zweier Transistoren einzusparen.
-
Anstatt dessen kann das Schwingungssystem aus den beiden Läuferteilen
und diese verbindenden, außermittig der Läufer angeordneten elastischen Teilen bestehen
und im Knotenpunkt der Schwingung drehfest mit der Welle verbunden sein.
-
In manchen Fällen kann es erwünscht sein, die bei den bisher erwähnten
Ausführungsformen auftretende Ungleichförmigkeit der Drehbewegung des der Erregerwicklung
zugeordneten Läufers auf einen bestimmten Wert festzulegen, zu vermindern oder prakzu
vermeiden. Dies kann vorteilhafterweise dadurch erzielt werden, daß das Drehschwingungssystem
zwei Läuferteile von ungleicher Masse aufweist, daß der der Erregerwicklung zugeordnete
Läuferteil von größerer Masse ist als der der Steuerwicklung zugeordnete Läuferteil
bzw. d'aß die Beziehung der Massen
der beiden Läuferteile so gewählt
ist, daß der Knotenpunkt der Drehschwingung in die Ebene des Läufers mit der größeren
Masse fällt.
-
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann vorteilhafterweise
ein die Wicklungskerne der Steuerwicklung und der Erregerwicklung verbindendes Schwingungssystem
außermittige elastische Glieder aufweisen, die eine Drehschwingung der beiden Kerne
gegeneinander um die Drehachse der Läufer als Achse gestatten. Dabei kann der Kern
der Steuerwicklung mit dem Kern der Erregerwicklung durch gekreuzte Blattfedern
verbunden sein.
-
Auch bei dieser Ausführungsform ist, da das Drehschwingungssystem
in der Ebene der Läuferdrehung schwingt, gegenüber der bekannten Ausbildung mit
quer zu dieser Ebene schwingendem System eine nennenswerte Raumerspaxnis erzielbar.
-
Nach einem weiteren vorteilhaften. Merkmal kann ein Einstellglied'
in Form eines quer zur Bahn der Pole des der Steuerwicklung zugeordneten Läufers
feineinstellbaren Teiles aus magnetischem Material vorgesehen sein.
-
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für Elektromotoren nach der Erfindung
bildet der Antrieb von Uhrwerken.
-
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
-
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht (unmaßstäblich)
eines Elektromotors für konstante Drehzahl mit zwei permanent magnetischen Läuferscheiben,
die an einer gemeinsamen Welle montiert sind; Fig. 2 ist ein Stromkreisschema eines
Transistorverstärkers für den Motor nach Fig. 1; Fig. 3 ist eine Resonanzkurve,
die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Wirkungsweise des Motors nach Fig.
1 in der Beschreibung erläutert ist; Fig. 4 a und 4 b sind Spannungs-Zeit-Diagramme,
die in der Beschreibung im Zusammenhang nmit der Wirkungsweise des Motors nach Fig.
1 erläutert sind; Fig. 5 ist ein Stromkreisschema eines Zug- und Druck- oder Gegentakt-Transistorverstärkers;
Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform eines Zug-und Druck-Transistorverstärkers;
Fig. 7 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer abgewandelten Form
eines Läufers entsprechend Fig. 1, bei der die drehbare Welle jedoch keinen Teil
des mechanischen Schwingungssystems bildet; Fig. 8 ist eine Ansicht einer anderen
Ausführungsform eines Läufers nach Fig. 1, bei der die beiden Läuferscheiben von
unterschiedlicher Masse sind; Fig. 9 ist eine Stirnansicht des Läufers nach Fig.
8; Fig. 10 zeigt im Detail eine abgewandelte Form eines Motors mit konstanter Drehzahl
nach Fig. 1 mit einer Einrichtung zum Erzielen einer Feineinstellung der Läuferdrehzahl;
Fig. 11 ist eine Draufsicht auf einen Elektromotor mit konstanter Drehzahl, bei
dem nur eine Läuferscheibe vorgesehen ist und bei dem die Signal- und Antriebsspule
(Steuer- und Erregerspule) und die zugehörigen ferromagnetischen Stromkreise miteinander
durch eine federnde Verbindung mit gekreuzten Blattfedern. verbunden sind; Fig.12
ist eine Seitenansicht des Motors nach Fig. 11.
-
Der Motor nach Fig.1 hat zwei magnetische Läuferscheiben 1 und 2,
die im Abstand voneinander an einer gemeinsamen Welle 3 montiert sind, die als Torsionsfeder
ausgebildet ist.
-
Die Läuferscheibe 1 ist eine flache Scheibe aus hartem ferromagnetischem
Material, die am Umfang mit Einschnitten versehen ist, zwischen denen im Abstand
voneinander um die Achse regelmäßig über dem Umfang verteilte magnetische Pole 4
angeordnet sind. Die Pole sind abwechselnd Nord- und Südpole und bilden eine Anzahl
von Polpaaren. Die Bedeutung der Anzahl der Pole für den Betrieb der Vorrichtung
wird im folgenden noch beschrieben. Bei diesem Beispiel ist die Läuferscheibe 1
mit fünf Polpaaren ausgestattet.
-
Die Läuferscheibe 2 ist ebenfalls mit fünf Polpaaren 5 ausgestattet,
Nord- und Südpole wechseln ab, und die Pole sind ebenfalls in gleichen Winkeln um
die Läuferachse über den Umfang verteilt angeordnet.
-
Die Läuferscheibe 1 ist einem ersten weichmagnetischen Kreis 6, 8
und. 9 zugeordnet, der mit einem Glied 6 ausgestattet ist, das durch die Achse einer
Antriebsspule 7 verläuft. Am Glied 6 sind zwei weicheisenmagnetische Kernglieder
8 und 9 angebracht, die einen Luftspalt in dem magnetischen Stromkreis W grenzen.
In. diesem Luftspalt ist die Läuferscheibe 1 drehbar montiert. Das Glied 8 ist so
geformt, daß es im Abstand voneinander liegende Polstücke 10 aufweist, und das Glied
9 ist so ausgebildet, daß es im Abstand voneinander liegende Polstücke 11 aufweist.
-
Die Polstücke 10 sind so geformt, daß sie gleichnamigen Polen der
Läuferscheibe 1 gegenüberstehen und daß in dem Bereich des zwischen diesen liegenden
ungleichnamigen Poles eine Aussparung 12 gebildet ist. In ähnlicher Weise ist die
Ausbildung der Polstücke 11 so getroffen, da.ß sie gleichnamigen Polen der Läuferscheibe
1 gegenüberstehen. Da &e Polstücke 11 je einem der Polstücke 10 diametral gegenüberstehen,
sind sie von entgegengesetzter Polarität wie die Polstücke 10. Das Glied 9 ist ebenfalls
im Bereich des Poles, der zwischen den beiden, dem Polstücken 11 gegenüberstehenden
Polen liegt, mit einer Aussparung 13 versehen.
-
Die Läuferscheibe 2 ist in ähnlicher Weise mit einem zweiten weichmagnetischen
Kreis ausgestattet, dem ein Glied 14 angehört, das durch die Achse einer Signalspule
15 hindurchgeht. Mit dem Glied 14 sind weichmagnetische Kernglieder 16 und 17 verbunden,
die in ähnlicher Weise ausgebildet sind wie die Glieder 8 und 9 des ersten magnetischen
Kreises und die mit zwei voneinander durch eine Aussparung 19 getrennten Polstücken
18 bzw. mit zwei voneinander durch eine Aussparung 21 getrennten Polstücken 20 ausgestattet
sind. Ähnlich wie beim ersten magnetischen Stromkreis begrenzen die Polstücke 18
und 20 einen Spalt in dem magnetischen Kreis, in dem die Läuferscheibe 2 drehbar
montiert ist. Die Polstücke 18 stehen gleichnamigen Polen der Läuferscheibe 2 und
die Polstücke 20 ebenfalls gleichnamigen Polen der Läuferscheibe 2 gegenüber, die
jedoch von entgegengesetzter Polarität sind wie jene, denen die Polstücke 18 gegenüberstehen.
-
Die magnetischen Kernglieder 6, 8 und 9 sind an einem starren Rahmenglied
oder Grundplattenglied 25 befestigt, und die Glieder 14, 16 und 17 sind in ähnlicher
Weise an dem gleichen starren Rahmen oder Grundplattenglied befestigt. In Fig. 1
isst im Interesse der Übersichtlichkeit dieses Rahmenglied 25 weggebrochen.
Es
ist jedoch darauf zu achten, daß dieses Rahmenglied in. Wirklichkeit die Antriebsspule
7 und die Signalspule 15 starr miteinander verbindet.
-
Nach Fig. 1 ist die Signalspule 15 mit den Eingangsklemmen einer Verstärkereinheit
50 durch Leitungen 53 und 54 und die Antriebsspule 7 mit den Austrittsklemmen des
Verstärkers 50 durch Leitun-gen 51 und 52 verbunden. Das Stromkreisschema
nach Fig. 2 zeigt die Verbindung der Signalspule 15 mit der Eingangsseite eines
Transistorverstärkers 22 und der Antriebsspule 7 mit dem Ausgangsstromkreis dieses
Transistorverstärkers 22. Die Signalspule 15 ist zwischen der Basiselektrode b und
der emittierenden Elektrode e des Transistors 22 und die Antriebsspule 7 zwischen
der Kollektorelektrode c des Transistors 22 und der negativen Klemme einer Gleichstromquelle
23 von niedriger Spannung angeschlossen. Die emittierende Elektrode ist ferner an
der positiven Klemme der Stromquelle 23 angeschlossen.
-
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung sei zunächst angenommen,
daß der bewegliche Teil, bestehend aus den beiden Läuferscheiben 1 und 2 und der
gemeinsamen Welle 3, eingangs in Drehung versetzt worden sei. Bei der in Fig. 1
dargestellten Stellung besteht ein magnetischer Fluß von den beiden Nordpolen durch
die Polstücke 20, die Glieder 17, 14 und 16 und die Polstücke 18 zu den gegenüberliegenden
Südpolen. Nach Drehung der Läuferscheibe 2 um einen Winkelbetrag, der gleich ist
dem Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Polen, stehen den Polstücken 20 zwei
Südpole und den Polstücken 18 zwei Nordpole gegenüber. Die Richtung des magnetischen
Flusses durch den magnetischen Stromkreis ist daher nun entgegengesetzt. Dieser
abwechselnd gerichtete magnetische Fluß durch das Glied 14 und durch die Signalspule
15 induziert elektrische Spannungsimpulse von abwechselnd entgegengesetzter Polarität.
Diese Impulse kommen zwischen der Basiselektrode und der emittierenden Elektrode
des Transistors 22 zur Wirkung. Ein entsprechender verstärkter Strom fließt von
der Kollektorelektrode des Transistors 22 durch die Antriebsspule 7 und die Stromquelle
23. Diese verstärkten Impulse von abwechselnd entgegengesetzt gerichteter Polarität,
die durch die Antriebsspule 7 fließen, erzeugen magnetische Pole von abwechselnd
entgegengesetzter Polarität zwischen den Gliedern 8 und 9 und somit zwischen den
Polstücken 10 und 11. Wenn die Spulen 15 und 7 korrekt in Phase liegen, bewirken
die verstärkten Impulse in der Antriebsspule 7, daß das Läufersystem, bestehend
aus den Läuferscheiben 1 und 2 und der diese verbindenden Welle 3, sich mit steigender
Drehzahl dreht.
-
Infolge des Trägheitsmomentes der Läuferscheiben 1 und 2 und der Torsionselastizität
der Welle 3 wird jedoch eine Torsionsschwingung zwischen den Läuferscheiben 1 und
2 erzeugt, bei der sich die Läuferscheiben jeweils in entgegengesetztem Sinn gegeneinander
drehen. Diese Torsionsschwingung überlagert sich der Drehung des Läufersatzes als
Ganzes, d. h., obwohl beide der Läuferscheiben 3 und 2 notwendigerweise, über einen
beträchtlichen Zeitabschnitt gemessen, die gleiche Zahl von Umdrehungen zurücklegen,
ist doch die Drehgeschwindigkeit der beiden Läuferscheiben in fast jedem beliebigen
gegebenen Augenblick verschieden.
-
In einem gegebenen Augenblick kann z. B. die Drehgeschwindigkeit der
einen Läuferscheibe höher sein als die der anderen. Nach einem Zeitintervall entsprechend
einer halben Periode der Torsionsschwingung beträgt dann. entsprechend die Drehgeschwindigkeit
der zweiten Läuferscheibe mehr als die der ersten usf.
-
Bei diesem Beispiel wird eine Eigenfrequenz der Schwingung des Systems;
bestehend aus den beiden Läuferscheiben 1, 2 und der sie verbindenden torsionselastischen
Welle 3, mit 60 Perioden je Sekunde gewählt. Das heißt, das Trägheitsmoment der
Läuferscheiben 1, 2 und die Torsionselastizität der Welle 3 sind so gewählt, daß
sich eine natürliche Frequenz der Torsionsschwingung von 60 Perioden je Sekunde
ergibt.
-
Bei einer Drehgeschwindigkeit von 720 Umdr./Min., das ist 12 Umdr./Sek.,
induzieren die zehn abwechselnd angeordneten Nord- und Südpole der Läuferscheibe
2 Impulse von einer Frequenz von 60 Per./Sek. in der Signalspule 15. Verstärkte
Stromimpulse von der Frequenz von 60 Per./Sek. fließen in ähnlicher Weise in der
Antriebsspule 7. Impulse von der Frequenz 60 Per./Sek. versetzen das Läufersystem
in eine Torsionsschwingung mit der Resonanzfrequenz desselben.
-
Während sich die Drehgeschwindigkeit des Systems dem Wert von 720
Umdr./Min. nähert, steigert sich die Amplitude der Torsionsschwingung heftig, wie
dies aus der dargestellten Resonanzkurve nach Fig. 3 ersichtlich ist. In Fig. 3
sind entlang der horizontalen Achse die Drehgeschwindigkeit des Systems und die
Frequenz der Signal- und Antriebsimpulse und entlang der vertikalen Achse die Amplitude
der Torsionsschwingung aufgezeichnet. Die Kurve 24 zeigt die Zuordnung zwischen
der Amplitude der Schwingung und der Frequenz.
-
Die Verdrehung der angetriebenen Läuferscheibe 1 in bezug auf die
Läuferscheibe 2 infolge Torsionsschwingung vermindert fortschreitend die Antriebswirkung,
so daß im Betrieb eine Drehgeschwindigkeit von 720 Umdr./Min. nicht überschritten
wird.
-
Nach dem bisher über die Betriebsweise des Motors nach Fig. 1 Gesagten
tritt das von der Signalspule 15 gelieferte Signal, das den Antriebsimpuls zu der
Antriebsspule 7 auslöst, immer dann auf, wenn die Schwingung der Läuferscheibe 2
mit der Hauptdrehung der rotierenden Welle 3 überlagert ist. Die Dauer des Signalstromes
ist daher jederzeit geringer, wenn der Motor sich mit Resonanzgeschwindigkeit dreht.
Je größer die Amplitude der Schwingung der Läuferscheiben 1 und 2 ist, um so geringer
ist die Zeitdauer sowohl der Signal- als auch der Antriebsimpulse. Obwohl die induzierte
Signalspannung bei höherer Drehzahl der Signalläuferscheibe 2 größer ist, ist der
Transistorverstärker so konstruiert, daß der Transistor dämpft.
-
Die Erhöhung der Drehzahl der Läuferscheibe 2 hat keine die Amplitude
der Antriebsimpulse vergrößernde Wirkung.
-
Fig. 4 a und 4b zeigen die Amplitude und Zeitdauer der Antriebsimpulse
beim Betrieb des Verstärkers mit 5 bzw. 30 Volt Speisespannung. Da der Antriebsstrom
der Antriebsspannung proportional ist, stellen auch die schraffierten Flächen 26
und 28 in den Fig. 4a bzw. 4b die elektrische Energiegröße. der Impulse in Amperesekunden
dar.
-
Daraus ist ersichtlich, daß, obwohl die Amplitude der Kurve 28 etwa
sechsmal so groß ist wie die der Kurve 26, die von der Kurve28 eingeschlossene Fläche
nur
um einen geringfügigen Betrag größer ist als die von der Kurve 26 begrenzte Fläche.
Dieser Betrag ist jener, der erforderlich ist, um die Energie der Schwingung des
Läufer zu liefern, die zum Erzielen einer größeren Amplitude der Schwingung erforderlich
ist. Die Dauer der Antriebsimpulse wird dadurch von etwa 16,7 ms (Millisekunden)
auf 3 ms vemindert.
-
Die Darstellung in Fig. 1 ist lediglich schematisch, und bei einer
praktischen Ausführungsform ist vorzugsweise die Anordnung der Pole in geringfügig
abweichender Weise getroffen, so daß, wenn der eine Satz Pole miteinander in Deckung
liegt, der andere Satz der Pole des Ständers sich zwischen den Polen des Läufers
befinden.
-
Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Drehzahl, bei der der Motor durchgeht,
auf dem y' 2fachen Wert der Regeldrehzahl gehalten wird, die Schwingungen des Schwingungssystems
an Amplitude in solcher Weise zuzunehmen vermögen, daß sie die Läuferdrehzahl auf
den Regelwert zurückführen, im Falle, daß ungewollte Bedingungen ein Durchgehen
des Läufers hervorrufen sollten. Die Drehzahl, bei der der Motor durchgeht, kann
auf den l,'-2-fachen Wert der Regeldrehzahl gehalten werden, indem man dafür sorgt,
d'aß die Gegen-EMK (elektromotorische Kraft) des Motors die EMK der Antriebsimpulse
bei der höchsten Nennspannung nahezu erreicht oder daß man einen Kondensator von
der Kapazität von annähernd 0,5 mF mit der Signalspule 15 parallel schaltet. Es
hat sich gezeigt, daß die Kapazität die Signalimpulse bei übermäßig hohen Frequenzen
in einem größeren Maß vermindert als bei der Regelfrequenz, und sie dient daher
zur Begrenzung der zulässigen Steigerung der Motordrehzahl.
-
Einige Ausführungsformen der Motoren nach der Erfindung, die für eine
geregelte Drehzahl bei Lauf in dem einen Drehsinn konstruiert sind, können im entgegengesetztenDrehsinn
mit ungeregelter Drehzahl laufen. Eine Drehung im entgegengesetzten Drehsinn kann,
dadurch verhindert werden, daß man in der Motorkonstruktion Einrichtungen vorsieht,
die Drehung nur in einem Drehsinn gestatten und die im Falle einer anfänglichen
Drehung im falschen Drehsinn: die Drehung im richtigen Drehsinn. umkehren. Solche
Einrichtungen sind an sich bekannt und bilden keinen, Teil der Erfindung.
-
Für Läuferscheiben von 20 mm Durchmesser, wie sie bei dem im folgenden
beschriebenen Motor verwendet werden, ergibt eine Anordnung von sechzehn anstatt
von zehn Polen o:ffe:nba-r eine geregelte Geschwindigkeit in beiden Drehsinnen.
-
Bei einer praktischen Ausführungsform eines Motors nach Fig. 1 sind
zwei Läuferscheiben von je 20 mm Durchmesser und 1 mm Dicke aus hartem magnetischem
Material vorgesehen, das unter dem eingetragenen Warenzeichen ;>Vicalloy« im Handel
erhältlich ist. Die beiden Läuferscheiben sind: direkt an einer Torsionswelle von
0,25 mm Durchmesser montiert, die aus dem unter dem eingetragenen Warenzeichen »Ni
Span C« im Handel erhältlich ist. Die i Läuferscheiben sind in einem Abstand von
12,7 mm (n/ Zoll) voneinander entfernt angeordnet. Durch diese Anordnung wird ein.mechanisches
Schwingungssystem mit einer natürlichen Schwingungsfrequenz oder Eigenfrequenz von,
60 Per./Sek. geschaffen. c Die Ständerpolstücke 8, 9, 16 und 17 sind aus weichgemachtem
»Mumetal« (eingetragenes Warenzeichen) von 1 mm Stärke hergestellt. Die Antriebsspule
7 hat 12 000 Windungen Kupferdraht, und die Signalspule 15 hat 6000 Windungen Kupferdraht.
-
Bei der Anordnung dieses Motors als Antrieb eines Uhrwerks hat sich
gezeigt, daß ein belastendes Drehmoment von 1 gcm im Mittelpunkt des Sekundenzeigers
der Uhr eine Verzögerung von nur 5 Sekunden am Tage zur Folge hatte: Fig. 5 zeigt
eine Form des: Verstärkers 50 nach Fig. 1 als abgewandelte Form der Verstärkeranordnung
mit einem einzigen Transistor nach Fig. z. Bei der Stromkreisanordnung nach Fig.
5 ist die Basiselektrode eines n-p-n-Transistors 30 mit der Basiselektrode
eines p-n-p-Transistars 31 verbunden. Die Signalspule 15 ist zwischen den gemeinsam
angeschlossenen Basiselektroden und den gemeinsam angeschlossenen emittierenden
Elektroden der Transistoren 30 und 31 angeschlossen. Die Antriebsspule ist bei diesem
Ausführungsbeispiel in zwei Teile 7 und 7' geteilt, von denen der Teil 7 zwischen
der Kollektorelektrode des Transistors 30 und der positiven Klemme einer Batterie
32 angeschlossen ist. Die negative Klemme der Batterie 32 ist mit den gemeinsam
angeschlossenen emittierenden Elektroden verbunden, und die positive Klemme einer
ähnlichen Batterie 33 ist in der gleichen Weise angeschlossen. Die Batterien 32
und 33 können, wie Fig. 5 zeigt, aus einer einzigen, bei 3 Volt angezapften 6-Volt-Batterie
bestehen. Der Teil 71 der Antriebsspule ist zwischen der Kollektorelektrode
eines Transistors 31 und der negativen Klemme der Batterie 33 angeschlossen.
-
Fig. 6 zeigt eine weitere abgewandelte Anordnung für den Verstärker
50 nach Fig. 1. Bei dem Schema nach Fig. 6 ist die Signalspule in zwei Teile 15,
15' geteilt, und die Antriebsspule ist in ähnlicher Weise in zwei Teile 7, 7' geteilt,
was in beiden Fällen durch eine Anzapfung in der Mitte erzielt werden kann: Die
emittierenden Elektroden zweier p-n-p-Transistoren 30, 31 sind miteinander und mit
der positiven Klemme einer Batterie 23 verbunden. Der S'ignalspulenteil 15 ist zwischen
der Basiselektrode eines Transistors 30 und den gemeinsam angeschlossenen emittierenden
Elektroden angeschlossen. Der Signalspulenteil 15' ist zwischen der Basiselektrode
des Transistors 31 und den gemeinsam angeschlossenen emittierenden Elektroden angeschlossen.
Die Antriebsspule 7, 7' ist zwischen der Kollektorelektrode des Transistors 30 und
der Kollektorelektrode des Transistors 31 geschaltet, und die Verbindungsstelle
zwischen den beiden Spulenteilen ist mit der negativen Klemme der Batterie 23 verbunden.
-
Fig. 7 zeigt eine detaillierte Abwandlung der Anordnung nach Fig.
1, bei der die drehbare Welle 3 keinen Teil des mechanischen Schwingungssystems
bildet. Bei der Anordnung nach Fig. 7 sind die beiden Läuferscheiben 1 und 2 durch
drei Blattfedern 35, 36 und 37 miteinander verbunden. Bei dieser Anordnung wird
die Schwingung des Systems von dem Trägheitsmoment der Läuferscheiben 1 und 2 und
der Federwirkung der Federn 35, 36 und 37 hervorgerufen. Die Schwingbewegung des
Läufers nach Fig. 7 wird der Drehbewegung desselben überlagert, und die Drehbewegung
wird auf die Welle 3 über eine Manschette 38 übertragen, die in ihrer Mitte an der
Welle 3 und im wesentlichen in den Mittelpunkten der Federn 35, 36 und 37 an diesen
befestigt ist, die einen Knotenpunkt der Schwingbewegung bilden.
-
Eine weitere abgewandelte Form des Läufers ist in Fig. 8 dargestellt.
Der Läufer nach Fig. 8 hat Läufer-
Scheiben 1 und 2 von ungleicher
Masse, und die Masse der Läuferscheibe 1 ist um so viel größer als die der Läuferscheibe
2, daß die Läuferscheibe 1 selbst als Schwingungsknotenpunkt betrachtet werden kann
und die Schwingbewegung zur Gänze von der Läuferscheibe 2 ausgeführt wird. Folglich
kann die Läuferscheibe 1 mit der drehbaren Welle 3 direkt verbunden werden, der
sie dann allein die mittlere Drehbewegung des Läufers erteilt.
-
Wie bereits im Zusammenhang mit der Anordnung nach Fig. 1 sowie mit
den übrigen beschriebenen Abwandlungen erläutert, ist die mittlere Drehung des Läufers
im wesentlichen von der Resonanzfrequenz der Schwingung des Läufers selbst bestimmt.
Eine Feineinstellung der Drehzahl kann jedoch durch Anordnung von äußeren Mitteln
vorgesehen sein, und eine geeignete Anordnung, die bereits bekannt ist, ist in Fig.
10 dargestellt. Bei der Anordnung nach Fig. 10 isst der Läufer 1, 2, 3 in Spitzenlagern
40, 42 gelagert, von denen z. B. Spitzenlager 40 von einer Konsole 41 getragen ist.
-
An der Konsole 41 ist eine Feder 43 aus magnetischem Material montiert,
deren eines Ende 44 gegen die Achse der Läuferscheibe 2 hin umgebogen ist. Eine
Rändelkopfeinstellschraube 45 ermöglicht eine Bewegung des Federendes 44 an dem
Umfang der Läuferscheibe 2 heran oder von diesem fort und ermöglicht so eine Feineinstellung
der Läuferdrehzahl.
-
Die in Fig. 11 und 12 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weicht
von jener nach Fig. 1 insofern ab, als der Läufer von starrer Konstruktion ist und
die Signalspule mit der Antriebsspule durch federnde Einrichtungen verbunden ist.
Dementsprechend bilden die Signalspule und der zugeordnete magnetische Kreis, der
mit den Polen des Läufers verbunden ist, das mechanische Schwingungssystem. Bei
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 und 12 ist ein Läufer 60 mit am Umfang angeordneten
Polen an der Spindel 61 vorgesehen. Die Enden der Spindel 61 sind in Lagern 62 bzw.
63 an der Konsole 64 bzw. an einem Rahmenglied 65 montiert, von dem die Konsole
64 getragen ist; die Signalspule 15 ist auf einen weichmagnetischen Kern 66 gewickelt,
der in der Nähe des Umfanges des Läufers 60 angeordnete Polstücke 67 und 68 hat.
-
Die Antriebsspule 7 ist in ähnlicher Weise auf einem Kern 69 aus weichem
magnetischem Material mit entsprechend in der Nähe des Umfanges des Läufers 60 angeordneten
Polstücken 70 und 71 gewickelt. An den Polstücken 67 bzw. 68 sind Isolierklötze
72 und 73 und an den Polstücken 70 und 71 sind Isolierklötze 74 und 75 montiert.
Zwischen den Klötzen 72 und 75 einerseits und den Klötzen 73, 74 andererseits ist
je eine von zwei gekreuzten Blattfedern 76 bzw. 77 montiert. Bei dieser Anordnung
ist das Schwingungssystem von den Signalspulen 15, dem zugeordneten Magnetkern 66
und den Verbindungsfedern 76 und 77 gebildet.
-
Die Antriebsspule 7 und der dazugehörige Kern 69 sind an der Rahmenkonstruktion
65 mittels eines Montageblockes 86 befestigt. Auf diese Weise ist also die Antriebsspule
7 befestigt, und die Signalspule 15 und der zugehörige magnetische Kern 66 schwingen
entlang eines, Bogens, dessen Mittelpunkt ungefähr an der Achse des Läufers 60 liegt.
Die Blattfedern 76, 77 sind mittels isolierender Klötze 72, 73, 74 und 75 montiert,
so daß sie als elektrische Anschlüsse von der schwingenden Signalspule zu den zugehörigen
an der Rahmenkonstruktion 65 befestigten Bauteilen verwendbar sind. Dies wird dadurch
erreicht, daß die Signalspule 15 mit den Federn 76, 77 durch die Leiter 87 bzw.
78 elektrisch leitend verbunden ist. Mit ihren anderen Enden sind die Federn 76,
77 an die Leiter 80 bzw. 79 angeschlossen, die mit den Eingangsklemmen eines Verstärkers.
83 leitend verbunden sind. Die Ausgangsklemmen des Verstärkers 83 sind über die
Leiter 81, 82 mit der Antriebsspule 7 leitend verbunden.
-
Der Verstärker 83 kann der gleiche sein wie der Verstärker 50 nach
Fig. 1 und kann in einer der Schaltanordnungen nach Fig. 2, 5 und 6 angeordnet sein.