DE1166342B

DE1166342B - Vorrichtung zur fliehkraftabhaengigen Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors

Info

Publication number: DE1166342B
Application number: DEB66085A
Authority: DE
Inventors: Herbert Scholl
Original assignee: Buehler GmbH
Current assignee: Buehler GmbH
Priority date: 1962-02-24
Filing date: 1962-02-24
Publication date: 1964-03-26
Also published as: US3221235A; GB984706A; CH412066A

Description

Vorrichtung zur fliehkraftabhängigen Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors Die Erfindung behandelt das Problem der Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors und richtet sich auf eine Vorrichtung zur fliehkraftabhängigen Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mittels Aus-Ein-Schaltung.
Es sind verschiedene Regelmöglichkeiten für diesen Zweck bekannt, die sich im allgemeinen eines Fliehkraftreglers bedienen, dessen Kontakt sich bei Erreichen der Nenndrehzahl öffnet und beim Absinken der Drehzahl wieder schließt. Die Stromabnahme erfolgt dabei über Schleifbürsten.
Im einfachsten Falle wird der Regler mit einer Motorwicklung in Reihe geschaltet und gegebenenfalls durch einen Widerstand überbrückt. Infolge der wegen der geringen Kontaktdrücke außerordentlich empfindlichen Kontakte hat sich diese Schaltanordnung jedoch nicht immer bewährt. Zwar kann mit der Verwendung von Schalttransistoren die Belastung des Reglerkontaktes auf einen Bruchteil des Motorstroms vermindert werden, jedoch ist auch hierdurch noch nicht die erforderliche Konstanz der Drehzahlen zu erreichen, da insbesondere bei längerem Gebrauch die Gleichstrombelastung der Kontakte zu Materialwanderungserscheinungen führt und bei höherer Belastung die Kontakte verbrennen. Schließlich ist die Spannungsabnahme mittels auf Schleifringen laufender Bürsten mit zahlreichen Unsicherheitsfaktoren, insbesondere hinsichtlich des Übergangswiderstandes, belastet, die vielfach bereits zu Schwankungen der Grunddrehzahl führen.
Es ist andererseits die Eigentümlichkeit eines Oszillators bekannt, daß dessen Schwingungen sofort enden, wenn der Schwingungskreis über ein vorbestimmtes Maß gedämpft wird. Dieser Effekt wird beispielsweise bei empfindlichen Drehspulmeßwerken nutzbar gemacht, die zu diesem Zweck eine Blechfahne aufweisen, welche bei Erreichen einer bestimmten Stellung in das Feld der Spule eines Hochfrequenzerzeugers eintauchen. Infolge dieser Einwirkung setzt der Oszillator aus, und es wird ein Schaltvorgang ausgelöst. Diese Anordnung ist allerdings nicht auf den vorliegenden Fall der Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors übertragbar.
Als Steuerglieder Verwendung findende Schwingkreise sind in verschiedenster Art und mit sehr unterschiedlichem Aufbau bekannt. Diese Schwingkreise führen dabei eine ausgesprochene Regelfunktion aus. So bedient sich ein vorbekannter Steuerschalter eines Spannungsvergleichs bzw. eines Frequenzvergleichs, ohne daß dabei jedoch ein Schwingungserzeuger im Sinne dieser Erfindung vorliegt. Unter beträchtlichem apparativen Aufwand kommen dabei ein Tachometergenerator und eine bestimmte konstantzuhaltende Bezugsgröße zur stufenlosen Regelung zur Aufwendung. Die Auswertung der Impulse des Regelkreises erfolgt bei dieser bekannten Schaltanordnung durch Beeinflussung des Erregerstromkreises. Es handelt sich also dabei um eine Steuerung des Felds und nicht um eine Steuerung des Motorhauptstromkreises.
Eine andere stufenlose Drehzahlregelung nimmt einen Multivibrator zu Hilfe, wobei den jeweiligen Impulsbreiten die entscheidende Steuerfunktion zukommt. Von einer Zweipunktsteuerung kann dabei ebenso wenig gesprochen werden wie von einer Verwendung eines als Übertragungsglied dienenden dämpfbaren Schwingkreises.
Schließlich ist .eine fliehkraftabhängige Regelvorrichtung bekannt, die kontinuierlich arbeitet, so daß an den Kontakten ständig Spannung liegt.
Ziel der Erfindung ist, eine Vorrichtung zur fliehkraftabhängigen Drehzahlregelung zu schaffen, die sowohl die noch immer zahlreich vorhandenen Fehlerquellen der bekannten Regelanordnungen umgeht, andererseits jedoch höchstens Ansprüche hinsichtlich der Regelgenauigkeit gerecht zu werden vermag.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein vom umlaufenden Anker des Motors durch Dämpfung ein- und ausschaltbarer Oszillator als Übertragungsglied zu einem im Motorstromkreis angeordneten Steuerorgan vorgesehen ist.
Die Ankerdrehzahl wird mithin unmittelbar zur Dämpfung herangezogen. Die Verwendung eines Hochfrequenzerzeugers führt dabei zu einer außerordentlich zuverlässigen Arbeitsweise, die eine Drehzahlregelung in einem sehr engen Bereich zuläßt, wobei dem Oszillator die Funktion eines übertragunjzsglieds zukommt, was den außerordentlichen Vorteil des Fortfalls von Kontakten zur Folge hat. An der eigentlichen Regelung nimmt der Oszillator nicht teil, er überträgt lediglich den Regelimpuls von der Ankerwelle auf den Motorstromkreis. Beim öffnen des Fliehkraftkontakts ist. keine Spannung mehr vorhanden. Die Kontakte werden also leistungslos beansprucht.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, im Rahmen der Erfindung zur Dämpfung des Oszillators eine Dämpfungsspule vorzusehen, die in Abhängigkeit von der Ankerdrehzahl stromführend oder stromlos ist.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung dieses Gedankens läuft die Dämpfungsspule mit dem Anker des Motors, der Schwingungsspule des Oszillators gegenüber angeordnet, um, und die Enden der Dämpfungsspule sind mit den Kontakten des auf den Anker befestigten fliehkraftabhängigen Schalters verbunden.
Die Schwingungen des Oszillators setzen sofort aus, wenn der Fliehkraftregler geschlossen wird. Dieser bildet bei einer sehr geringen Kontaktbelastung einen außerordentlich genau arbeitenden Drehzahlfühler, der den Strom durch die umlaufende Spule jeweils bei Erreichen der Nenndrehzahl unterbricht.
Ein anderes Merkmal der Erfindung sieht vor, daß die Schwingspule ortsfest im Feld der mit dem Anker umlaufenden Dämpfungsspule angeordnet ist. Diese Anordnung ist ebenso einfach wie betriebssicher.
In weiterer Ausgestaltung dieses Gedankens ist vorgesehen, daß die Schwingspule über der umlaufenden Dämpfungsspule oder innerhalb dieser angeordnet ist.
Die praktische Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beispielsweise so erfolgen, daß die umlaufende Dämpfungsspule an einem auf der Ankerwelle befestigten Spulenträger angeordnet ist.
Dieser Spulenträger kann sowohl innerhalb des Motorgehäuses sitzen, als auch, wie eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, auf das über das Lagerschild des Motors verlängerte Ende der Ankerwelle aufgesetzt sein. Diese Anordnung hat bedeutende wirtschaftliche Vorteile, da nämlich hierzu die üblichen Motoren Verwendung finden können und lediglich Ankerwellen unterschiedlicher Länge erforderlich sind, um einen derartigen Gleichstrommotor wahlweise mit der neuen Drehzahlregelvorrichtung zu versehen.
Ein anderes Merkmal der Erfindung sieht vor, daß die Schwingspule an einem den Spulenträger konzentrisch umgebenden, hohlzylindrischen Halter angeordnet ist, der wiederum bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung am Lagerschild des Motors befestigt ist.
Da die auf diese Weise erzielte Steuerspannung naturgemäß eine Wechselspannung ist, wird in dem vom Oszillator gesteuerten Motorstromkreis ein Gleichrichter vorgesehen. Schließlich weist erfindungsgemäß der vom Oszillator gesteuerte Motorstromkreis einen Schalttransistor auf. Eine andere durch die Erfindung offenbarte Möglichkeit besteht darin, daß der vom Oszillator gesteuerte Motorstromkreis ein gegebenenfalls polarisiertes Steuerrelais aufweist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie an Hand der Zeichnung. Hierbei zeigt F i g. 1 ein Schaltbild der Vorrichtung, F i g. 2 einen schematischen Teilschnitt sowie eine Ansicht der Spulenanordnung und F i g. 3 eine gegenüber F i g. 2 abgewandelte Spulenanordnung.
Der Anker eines Gleichstrommotors M wird über Leitungen 1 und 2 mit Strom gespeist, die an eine mit Plus und Minus angedeutete Gleichstromquelle angeschlossen sind. In dem Motorstromkreis ist ein Schalttransistor 3 angeordnet, dem die von einer Spule 4 abgenommene Ausgangsspannung eines insgesamt mit 5 bezeichneten Oszillators nach Gleichrichtung durch einen Gleichrichter 6 zugeführt wird. Der Oszillator ist von an sich bekannter Bauart. Die Schwingspule ist mit 7 bezeichnet. Auf der bei 9 in dem mit 10 bezeichneten Lagerschild gelagerten Ankerwelle 11 ist ein zylindrisch ausgebildeter Spulenträger 12 befestigt. Dieser trägt eine aus einigen wenigen Windungen bestehende Dämpfungsspule 13, die dadurch mit dem nicht im einzelnen wiedergegebenen Anker des Motors M umläuft. Die Enden dieser umlaufenden Spule 13 sind an die beiden Kontakte 14, 15 eines Fliehkraftreglers 16 angeschlossen, der in F i g. 2 in geöffneter Stellung wiedergegeben ist. Dieser Fliehkraftregler 16 ist an der dem Motoranker zugewandten Stirnfläche 8 angeordnet, und er weist einen einseitig befestigten Federarm 17 auf, dessen freies Ende einen Schließkontakt 18 trägt.
Der Spulenträger 12 wird von einem am Lagerschild 10 des Motors befestigten, endseitig offenen Hohlzylinder 19 umfaßt, der an seiner Innenseite die mit 7 bezeichnete Schwingspule in konzentrischer Anordnung zur umlaufenden Spule 13 trägt. Die durch das Lagerschild 10 hindurchgeführten Leiter sind mit 20 bezeichnet, wobei der Leiter 20' zum Anschluß des Oszillators 5 an das Netz dient.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 ist der Halter 19 mit der Schwingspule 7 innerhalb des Motorgehäuses 8 untergebracht. Dagegen zeigt die F i g. 3 einen auf das über das Lagerschild 10 hinaus verlängerte Ende 21 aufgesetzten Spulenträger 12 mit der Dämpfungsspule 13 in Verbindung mit einem außen am Lagerschild 10 befestigten Halter 19.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur fliehkraftabhängigen Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors mittels Aus-Ein-Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom umlaufenden Anker des Motors (M) durch Dämpfung ein- und ausschaltbarer Oszillator (5) als Übertragungsglied zu einem im Motorstromkreis angeordneten Steuerorgan (3) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung des Oszillators (5) eine Dämpfungsspule (13) dient, die in Abhängigkeit von der Ankerdrehzahl stromführend oder stromlos ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsspule (13) mit dem Anker des Motors (M), der Schwingspule (7) des Oszillators (5) gegenüber angeordnet, umläuft, und die Enden der Dämpfungsspule mit den Kontakten (14, 15) des auf dem Anker befestigten fliehkraftabhängigen Schalters (16) verbunden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (7) ortsfest im Feld der umlaufenden Dämpfungsspule (13) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (7) über der umlaufenden Dämpfungsspule (13) oder innerhalb dieser angeordnet ist. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Dämpfungsspule (13) an einem auf der Ankerwelle (11) befestigten Spulenträger (12) angeordnet ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (12) auf das über das Lagerschild des Motors verlängerte Ende (21) der Ankerwelle (11) aufgesetzt ist. B. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule (7) an einem den Spulenträger (12) konzentrisch umgebenden, hohlzylindrischen Halter (19) angeordnet ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (19) am Lagerschild (10) des Motors (M) befestigt ist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in, dem vom Oszillator (5) gesteuerten Motorstromkreis ein Gleichrichter (6) vorgesehen ist. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Oszillator (5) gesteuerte Motorstromkreis einen, Schalttransistor (3) aufweist. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vorn Oszillator (5) gesteuerte Motorstromkreis ein gegebenenfalls polarisiertes Steuerrelais aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1109 254; USA.-Patentschrift Nr. 1719 492; »ELEKTRONIK«, 1959, Nr.
6, S. 179 bis 182.