DE1237822B

DE1237822B - Tachometer generator

Info

Publication number: DE1237822B
Application number: DE1965B0083614
Authority: DE
Inventors: Frank-Armin Heinrich
Original assignee: PHOTOKINO GmbH; Robert Bosch Elektronik GmbH
Current assignee: PHOTOKINO GmbH; Robert Bosch Elektronik GmbH
Priority date: 1965-09-07
Filing date: 1965-09-07
Publication date: 1967-03-30

Description

Drehzahlgebergenerator Die Erfindung betrifft einen Drehzahlgebergenerator für einen Gleichstrom-Kleinstmotor, beispielsweise für den Antriebsmotor eines Tonbandgerätes, der eine Wechselspannung mit der der Drehzahl des Motors proportionalen Frequenz und Spannung erzeugt, mit einem auf der Welle des Motors befestigten Zahnrad aus ferromagnetischem Material, einem das Zahnrad konzentrisch umgebenden, ortsfesten ringförmigen Permanentmagneten und einer zwischen dem Zahnrad und dem Permanentmagneten angeordneten, die Wechselspannung abgebenden ortsfesten, ringförmigen Spule.Speed sensor generator The invention relates to a speed sensor generator for a direct current miniature motor, for example for the drive motor of a tape recorder, an alternating voltage with the frequency proportional to the speed of the motor and voltage generated, with a gear mounted on the shaft of the motor ferromagnetic material, a stationary, concentrically surrounding the gear annular permanent magnet and one between the gear and the permanent magnet arranged, the alternating voltage emitting stationary, annular coil.

Das auf der Welle des Motors befestigte Zahnrad aus ferromagnetischem Material bildet zusammen mit dem ortsfesten Permanentmagneten und der die Wechselspannung abgebenden Spule einen magnet tischen Kreis, dessen magnetischer Widerstand sich im Takt der umlaufenden Zähne des Zahnrades ändert, wodurch an den Enden der Spule eine entsprechende Wechselspannung entsteht. The ferromagnetic gear mounted on the motor shaft The material, together with the stationary permanent magnet and the AC voltage donating coil a magnetic tables circle, the magnetic resistance of which in time with the revolving teeth of the gear changes, causing at the ends of the coil a corresponding alternating voltage arises.

Eine der Drehzahl des Motors proportionale Meßg größe, beispielsweise die Frequenz oder die Amplitude der so erzeugten Wechselspannung, wird bekanntlich zur Stabilisierung der Drehzahl des Motors benötigt. A measured variable proportional to the speed of the motor, for example the frequency or the amplitude of the alternating voltage thus generated is known needed to stabilize the engine speed.

Mittels einer geeigneten Einrichtung kann an Hand dieser-Meßgröße beispielsweise der Betriebsstrom des Motors, etwa durch Veränderung eines Widerstandes, selbsttätig derart geregelt werden, daß sich die Drehzahl des Motors auf einen genügend konstanten Wert einstellt. By means of a suitable device, this measured variable for example the operating current of the motor, e.g. by changing a resistance, are automatically controlled in such a way that the speed of the motor is sufficient sets a constant value.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Drehzahlgebergenerator der eben geschilderten Art so zu gestalten, daß er bei einfachster und billigster Konstruktion sowie bei kleinstmöglicher Gestaltung einen hohen Wirkungsgrad liefert und damit eine große Wechselspannung abgibt. The object of the invention is now to provide a speed sensor generator to design just described type so that it is with the simplest and cheapest construction as well as delivering a high degree of efficiency with the smallest possible design and thus emits a large alternating voltage.

Es sind bereits Drehzahlgebergeneratoren bekannt, bei denen ein magnetisches Zahnrad fest auf der Motorwelle sitzt und mit seinen in abwechselnder Richtung magnetisierten Polen an einer ortsfesten Induktionsspule vorbeiläuft. An dieser Spule entsteht dann eine Wechselspannung, deren Frequenz und Amplitude der Drehzahl des Motors proportional ist. There are already known speed sensor generators in which a magnetic Gear sits firmly on the motor shaft and with its magnetized in alternating directions Poland passes a stationary induction coil. At this coil arises then an alternating voltage, the frequency and amplitude of which corresponds to the speed of the motor is proportional.

Man kann auch in umgekehrter Weise einen Drehzahlgebergenerator mit feststehendem Magneten bauen. In diesem Fall muß auf der Welle des Motors ein Zahnrad befestigt sein, das zusammen mit diesem ortsfesten Permanentmagneten einen sich in seiner Stärke im Takt der umlaufenden Zähne des Zahnrades ändernden magnetischen Kreis bildet. Für diese Anordnung sind ebenfalls schon zahlreicheAuskhrungsformen vorgeschlagen worden. You can also use a speed generator generator in the opposite way build a fixed magnet. In this case there must be a gear on the shaft of the motor be attached, which together with this stationary permanent magnet one itself Magnetic changes in strength in time with the rotating teeth of the gear Forms circle. There are also already numerous ear forms for this arrangement has been proposed.

So ist beispielsweise ein Drehzahlgebergenerator bekannt, bei dem das auf der Welle des Motors feste Zahnrad von einem ringförmigen Permanentmagneten konzentrisch umschlossen ist, dessen axiale Länge groß gegenüber der axialen Länge des Zahnrades ist und der an seinen beiden Stirnseiten durch je eine Weicheisenplatte abgedeckt ist. Auf- der Innenseite dieser beiden Weicheisenplatten sitzt je eine Abnahmespule mit achsparallelem Kern. Diese beiden Abnahmespulen sind in bezug auf die Motorwelle diametral gegenüberliegend angeordnet, so daß der magnetische Kreis über die beiden Kerne der Abnahmespulen und über das Zahnrad geschlossen wird, wenn je ein Zahn des Zahnrades an den beiden Kernen der Abnahmespulen vorbeiläuft. For example, a speed sensor generator is known in which the gear wheel fixed on the shaft of the motor by an annular permanent magnet is enclosed concentrically, the axial length of which is large compared to the axial length of the gear is and the one on each of its two end faces by a soft iron plate is covered. One each sits on the inside of these two soft iron plates Pick-up coil with axially parallel core. These two take-off spools are related to the motor shaft arranged diametrically opposite, so that the magnetic circuit is closed via the two cores of the pick-up coils and via the gearwheel, if one tooth of the gear wheel passes the two cores of the take-off reels.

Dieser bekannte Drehzahlgebergenerator hat - einen sehr komplizierten und teuren Aufbau, der sich bei einer Kleinstausführung, wie sie die Erfindung anstrebt, nicht verwirklichen läßt. Außerdem ist der Wirkungsgrad dieses bekannten Drehzahlgebergenerators sehr schlecht, da der magnetische Kreis auch dann einen relativ großen magnetischen Widerstand hat, wenn je ein Zahn an den Kernen der beiden Magnetspulen vorbeiläuft, weil der magnetische Kreis nur über je einen einzigen Zahn des Zahnrades geschlossen wird. This well-known tachometer generator has - a very complicated one and expensive structure, which in a miniature version, as the invention strives for, can not be realized. In addition, the efficiency of this known speed encoder generator very bad, since the magnetic circuit is also a relatively large magnetic one Has resistance when a tooth passes the cores of the two magnetic coils, because the magnetic circuit is only closed over a single tooth of the gear will.

Ferner ist es bekannt, einen Drehzahlgebergenerator so auszubilden, daß das auf der Motorwelle feste Zahnrad an den Zähnen eines koaxial gelagerten, magnetisierten Zahnrades vorbeiläuft. Zahnräder aus modernen hochwertigen Magnetwerkstoffen, insbesondere aus Ferriten, lassen sich nur mit sehr großen Schwierigkeiten herstellen, vor allem wenn eine große Genauigkeit der Zahn abmessungen gefordert wird. Durch die Erfindung soll die Verwendung solcher schwer herzustellenden Magnetzahnräder überflüssig werden. It is also known to design a speed sensor generator in such a way that that the fixed gear on the motor shaft on the teeth of a coaxially mounted, magnetized gear passes by. Gears made of modern high-quality magnetic materials, in particular from ferrites, can only be produced with great difficulty, especially when high accuracy of the tooth dimensions is required. By the invention is directed to the use of such difficult to manufacture magnetic gears become superfluous.

Schließlich ist in einem älteren Patent ein Drehzahlgebergenerator mit feststehender, zur Drehachse koaxialer Aufnahmespule, feststehenden achsparallelen Dauermagneten und drehbaren Kraftlinienleitstücken unter Schutz gestellt. Finally, in an earlier patent, there is a speed encoder generator with stationary take-up reel coaxial with the axis of rotation, stationary axially parallel Permanent magnets and rotating power line guide pieces placed under protection.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Drehzahlgebergenerator einfachster baulicher Gestaltung, der sich sehr schnell und billig montieren läßt und außerdem einen sehr hohen Wirkungsgrad zeigt. The subject of the invention is a tachometer generator of the simplest structural design that can be assembled very quickly and cheaply and also shows a very high efficiency.

Die Erfindung geht aus von einem Drehzahlgebergenerator für einen Gleichstrom-Kleinstmotor, beispielsweise für den Antriebsmotor eines Tonbandgerätes, der eine Wechselspannung mit der der Drehzahl des Motors proportionalen Frequenz und Spannung erzeugt, mit einem auf der Welle des Motors befestigten Zahnrad aus ferromagnetischem Material, einem das Zahnrad konzentrisch umgebenden, ortsfesten ringförmigen Permanentmagneten und einer zwischen dem Zahnrad und dem Permanentmagneten angeordneten, die Wechselspannung abgebenden ortsfesten, ringförmigen Spule. The invention is based on a speed sensor generator for a DC miniature motor, for example for the drive motor of a tape recorder, an alternating voltage with the frequency proportional to the speed of the motor and voltage generated, with a gear mounted on the shaft of the motor ferromagnetic material, a stationary, concentrically surrounding the gear annular permanent magnet and one between the gear and the permanent magnet arranged, the alternating voltage emitting stationary, annular coil.

Die Erfindung besteht darin, daß die axiale Länge des Zahnrades mindestens gleich der axialen Länge des ringförmigen Permanentmagneten ist und an den Stirnseiten des Permanentmagneten ringscheibenförmige Polschuhe angebracht sind, deren nach innen gewandter und mit einer der Zahl der Zähne des Zahnrades gleichen Anzahl von Zähnen versehener Rand dem Zahnrad mit geringem Abstand gegenübersteht, während die Spule den von dem Zahnrad, den Polschuhen und dem Permanentmagneten umschlossenen ringförmigen Raum ausfüllt. The invention consists in that the axial length of the gear wheel is at least is equal to the axial length of the ring-shaped permanent magnet and on the end faces of the permanent magnet annular disc-shaped pole pieces are attached, according to which more internally turned and with a number of equal to the number of teeth of the gear Teeth provided edge facing the gear with a small distance, while the coil enclosed by the gear, the pole pieces and the permanent magnet fills annular space.

Die Erfindung ermöglicht es, einen vollständig glatten, ringförmigen Permanentmagneten sowie durch einen Stanzvorgang herzustellende ringscheibenförmige, nach innen gezahnte Polschuhe zu benutzen. Beide Teile lassen sich äußerst preiswert anfertigen. Auch das auf der Motorwelle feste Zahnrad ist durch einen arbeitssparenden Gußvorgang herzustellen. Lediglich die Zahnkronen des Zahnrades und der Polschuhe sind durch einen kurzen Schleifvorgang zu glätten. The invention makes it possible to have a completely smooth, annular Permanent magnets as well as ring disk-shaped, to use inwardly toothed pole pieces. Both parts can be extremely inexpensive make. The gear wheel fixed on the motor shaft is also labor-saving Manufacture casting process. Only the crowns of the toothed wheel and the pole pieces are to be smoothed with a short grinding process.

Durch den Erfindungsvorschlag werden die Montage des Drehzahlgebergenerators und seine bauliche Vereinigung mit dem Gleichstrom-Kleinstmotor besonders einfach. Zu diesem Zweck ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung an einer Stirnseite des Motors bzw. des Motorgehäuses ein hohlzylindrischer Ansatz aus Isoliermaterial angebracht, in den eine das Zahnrad tragende Verlängerung der Motorwelle hineinragt und dessen Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des ringförmigen Permanentmagneten sowie der ringscheibenförmigen Polschuhe entspricht, derart, daß der Permanentmagnet, die von ihm umschlossene Spule und die Polschuhe je für sich schichtweise in den Ansatz lose eingelegt sowie durch einen den Ansatz verschließenden Deckel festgehalten sind. By the proposed invention, the assembly of the speed sensor generator and its structural union with the direct current miniature motor is particularly simple. For this purpose, according to a further feature of the invention, on one end face of the motor or the motor housing a hollow cylindrical extension made of insulating material attached, into which protrudes an extension of the motor shaft carrying the gear and its inner diameter approximately equal to the outer diameter of the annular permanent magnet as well as the annular disc-shaped pole pieces, in such a way that the permanent magnet, the coil enclosed by it and the pole pieces each in layers in the Approach inserted loosely and held in place by a cover that closes the approach are.

Die genannten Teile des Drehzahlgebergenerators, nämlich die erste der als Polschuh dienenden beiden Zahnscheiben, den Ringmagneten, die Spule und die zweite Zahnscheibe, nacheinander in den zylindrischen Ansatz einzulegen, kann von ungelernten Arbeitskräften vorgenommen werden, da keinerlei Justierarbeiten oder Vorrichtungen dazu benötigt werden. Die Montage wird also billig. The mentioned parts of the speed sensor generator, namely the first the two toothed disks, the ring magnets, the coil and the second toothed washer, one after the other, can be inserted into the cylindrical extension can be carried out by unskilled workers, as there is no adjustment work whatsoever or devices are required for this. So assembly will be cheap.

Die Erfindung sowie deren Wirkungsweise wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen erläutert, in denen ein Ausführungsbeispiel des erfindung gemäßen Drehzahlgebergenerators dargestellt ist. The invention and its mode of operation are illustrated below with reference to of the drawings explained in which an embodiment of the invention according to Tachometer generator is shown.

F i g. 1 zeigt in etwa natürlichem Maßstab eine perspektivische Ansicht auf den Motor des Drehzahlgebergenerators, in dessen zylindrischem Ansatz nur ein Zahnrad bereits eingesetzt ist, während die anderen Teile einzeln vor der Öffnung des Ansatzes gezeichnet sind; F i g. 2 bringt den in den Motor eingebauten Drehzahlgebergenerator in einer perspektivischen Ansicht; F i g. 3 entspricht F i g. 2, den Motor in der Ansicht, den Drehzahlgebergenerator im Schnitt dargestellt. F i g. 1 shows a perspective view on an approximately natural scale on the motor of the speed sensor generator, in its cylindrical approach only one Gear is already inserted, while the other parts individually in front of the opening of the approach are drawn; F i g. 2 brings the tachometer generator built into the engine in a perspective view; F i g. 3 corresponds to FIG. 2, the engine in the View showing the speed sensor generator in section.

Ein in einem zylindrischen Gehäuse 14 eingeschlossener Motor 1 trägt an seiner rechten Stirnseite einen hohlzylindrischen Ansatz 2 aus Isoliermaterial, in den nacheinander ein flacher Isolierring 5, ein erster ringscheibenförmiger Polschuh 6, ein Ringmagnet 7, eine Spule 8, ein zweiter Polschuh 10 und ein Deckel 11 einsetzbar sind. Außerdem ist auf eine Verlängerung 3 der Motorwelle ein Zahnrad 4 nennenswerter Länge aufgeschoben. A motor 1 enclosed in a cylindrical housing 14 carries on its right end face a hollow cylindrical extension 2 made of insulating material, in the successively a flat insulating ring 5, a first annular disc-shaped pole piece 6, a ring magnet 7, a coil 8, a second pole piece 10 and a cover 11 can be used are. In addition, a gear 4 is more noteworthy on an extension 3 of the motor shaft Postponed length.

Der Ringmagnet 7, die beiden ringscheibenförmigen Polschuhe 6, 10 und das Zahnrad 4 nennenswerter Länge bilden also einen Topfmagneten, wobei sich zwei veränderliche Luftspalte, nämlich zwischen jedem der beiden Polschuhe und dem Zahnrad, ergeben. The ring magnet 7, the two ring disc-shaped pole shoes 6, 10 and the gear 4 of appreciable length thus form a pot magnet, whereby two variable air gaps, namely between each of the two pole pieces and the Gear, surrender.

Sowohl das Zahnrad 4 als auch die beiden Zahnscheiben 6, 10 besitzen je zehn Zähne. Das Zahnrad hat, wie aus Fig. 3 zu ersehen, eine solche Länge, daß im eingebauten Zustand des Drehzahlgebergene rators die nach innen gewandten Zähne beider Zahnscheiben 6, 10 bei zwischen letzterem liegendem Ringmagneten 7 in ihrer vollen Höhe dem Zahnrad gegenüberstehen. Both the gear 4 and the two toothed disks 6, 10 have ten teeth each. The gear wheel has, as can be seen from Fig. 3, such a length that in the installed state of the speed encoder generator, the teeth facing inwards both toothed disks 6, 10 with the ring magnet 7 lying between the latter in their face the gear wheel at full height.

Damit die Zahnscheiben 6, 10 eine genau defk nierte Lage innerhalb des zylindrischen Ansatzes 2 haben, besitzt letzterer an seiner Innenwandung eine axial verlaufende Nut 16, in die je ein Höcker 17 bzw. So that the toothed disks 6, 10 have a precisely defined position within of the cylindrical extension 2 have, the latter has a on its inner wall axially extending groove 16, in each of which a hump 17 or

18 an dem Außenrand der Zahnscheibe 6 bzw. 10 hineinpassen.18 fit into the outer edge of the toothed disc 6 or 10.

Der flache Isolierring 5 dient zur Isolierung von an der rechten Stirnseite des Motors 1 montierten Kontaktträgern gegenüber der Zahnscheibe 6 aus ferromagnetischemMaterial. DieSpule8 paßt mit dem Außenumfang ihres Spulenkörpers 19 in die Höhlung des Ringmagneten hinein; ihre Wicklungsenden werden in Drahtführungen 9 eingelegt, die mit dem Spulenkörper aus einem Stück hergestellt sind und genau jeweils den Raum einer Lücke zwischen zwei Zähnen der Zahnscheibe 10 ausfüllen. The flat insulating ring 5 is used to isolate on the right Front side of the motor 1 mounted contact carriers opposite the toothed washer 6 ferromagnetic material. The spool 8 fits with the outer periphery of its spool 19 into the cavity of the ring magnet; their winding ends are in wire guides 9 inserted, which are made in one piece with the bobbin and exactly each fill the space of a gap between two teeth of the toothed disk 10.

An der rechten Stirnseite des Motors 1 sind langgestreckte Lötösen 13 verankert. Zwei von diesen div nen der Stromzuführung zum Motor, und an zwei sind dieWicklungsenden derSpule8 angelötet. AlleLötösen gehen durch Schlitze 12 in dem Deckel 11 hindurch, werden dann leicht zur Achse des Motors 1 hin umgebogen und sichern somit die Lage des Deckels sowie der anderen Teile 6, 7, 8, 10 in dem zylindrischen Ansatz 2. Für denselben Zweck sind vier Zungen 15 in Vertiefungen der Deckelfläche hinein, gebogen. On the right end of the motor 1 are elongated solder lugs 13 anchored. Two of these div nen the power supply to the motor, and to two the winding ends of the coil 8 are soldered on. All solder lugs go through slots 12 in the cover 11, are then slightly bent towards the axis of the motor 1 and thus secure the position of the lid and the other parts 6, 7, 8, 10 in the cylindrical approach 2. For the same purpose, four tongues 15 are in recesses the lid surface in, bent.

Die in der Spule 8 induzierte Wechselspannung ist in der Höhe ihrer Spannung und in ihrer Frequenz proportional der Drehzahl des Motors. Um die Drehzahl des Motors zu stabilisieren, kann eine dieser Meßgrößen in Verbindung mit bekannten Einrichtungen benutzt werden. The alternating voltage induced in the coil 8 is at the level of its Voltage and its frequency proportional to the speed of the motor. To the speed Stabilizing the engine can be one of these Measurements in connection be used with known facilities.

Claims

Claims: 1. Tachometer generator for a direct current miniature motor, for example for the drive motor of a tape recorder that uses an alternating voltage generated with the frequency and voltage proportional to the speed of the motor, with a gear made of ferromagnetic material attached to the shaft of the motor, a stationary annular permanent magnet concentrically surrounding the gear and one arranged between the gearwheel and the permanent magnet, the alternating voltage dispensing stationary, annular coil, d a d u r c h g e - indicates that the axial length of the gear (4) at least equal to the axial length of the annular Permanent magnet (7) and on the end faces of the permanent magnet (7) is annular disk-shaped Pole shoes (6, 10) are attached, their inwardly facing and with one of the Number of teeth of the gear (4) the same number of teeth provided edge Gear (4) with a small distance from survives, while the coil (8) of the gear (4), the pole pieces (6, 10) and the permanent magnet (7) enclosed fills annular space.

2. Tachometer generator according to claim 1, characterized in that that on one end face of the motor (1) or the motor housing a hollow cylindrical Approach (2) made of insulating material is attached, in which a gear (4) carrying Extension (3) of the motor shaft protrudes and its inner diameter is approximately the same the outer diameter of the annular permanent magnet (7) and the annular disk-shaped Pole shoes (6, 10) corresponds in such a way that the permanent magnet, which is enclosed by it Coil (8) and the pole shoes (6, 10) each loose in layers in the approach (2) inserted and held in place by a cover (11) that closes the neck are.

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 128 690; U.S. Patent No. 2669,669.

Older patents considered: German Patent No. 1 201 096.