DE1572442C3

DE1572442C3 - Drive device for sound carriers

Info

Publication number: DE1572442C3
Application number: DE19671572442
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-10-04
Filing date: 1967-10-04
Publication date: 1976-12-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Tonträger, mit einem kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem permanentmagnetischen Läufer und mit konzentriert angeordneten Ständerwicklungen, die mittels eines elektronischen Drehstellungsdetektors nacheinander an eine Spannungsquelle schaltbar sind.The invention relates to a drive device for sound carriers with a brushless direct current motor with a permanent magnet rotor and with stator windings arranged in a concentrated manner, the can be switched one after the other to a voltage source by means of an electronic rotary position detector.

Antriebsvorrichtungen für Tonträger haben vor allem die folgenden Erfordernisse zu erfüllen:Drive devices for sound carriers have to meet the following requirements in particular:

Die Drehzahl des den Tonträger antreibenden Teiles darf nur wenig von den genormten Werten abweichen (»Drehzahlabweichung«). Die momentanen Schwankungen um einen dieser Werte dürfen einen gewissen Prozentsatz vom mittleren Wert nicht überschreiten (»Gleichlaufschwankungen«). Die von Motor und Getriebe herrührenden Erschütterungen im unteren Hörbereich müssen bei Schallplattenspielern hinreichend klein gegen das abgetastete Nutzsignal bleiben (»Rumpelf remdspannungs«- und »Rumpelgeräusehspannungsabstand«). Ferner soll die Antriebsvorrichtung möglichst keine Wartung erfordern und Unempfindlichkeit gegen Ölbenetzung und Stabablagerung (z. B. durch Abrieb) aufweisen.The speed of the part that drives the sound carrier may only deviate slightly from the standardized values (»Speed deviation«). The momentary fluctuations around one of these values may be a certain Do not exceed the percentage of the mean value (»wow and flutter«). Those of engine and Vibrations resulting from gear transmission in the lower audible range must be sufficient with turntables Remain small compared to the sampled useful signal ("rumble voltage distance" and "rumble noise distance"). Furthermore, the drive device should, if possible, require no maintenance and be insensitive against oil wetting and stick deposits (e.g. from abrasion).

Zur Erfüllung der gestellten Forderung nach geringer Drehzahlabweichung werden schnellaufende Elektromotoren, vorzugsweise Asynchronmotoren, zum Teil mit Drehzahlregelung, sowie Hysterese-Synchronmotoren verwendet. Um jedoch die niedrige Drehzahl des Plattentellers oder eines anderen den Tonträger antreibenden Teiles zu erzielen, werden vorwiegend umschaltbare Zwischengetriebe eingesetzt.To meet the demand for low speed deviation, high-speed electric motors, preferably asynchronous motors, some with speed control, as well as hysteresis synchronous motors used. However, to the low speed of the turntable or another the sound carrier To achieve the driving part, switchable intermediate gears are predominantly used.

Solche Getriebe bestehen in der Regel aus einem Reibrad mit Gummibelag, das in bekannter Weise zwischen Motorwelle und antreibendem Teil lastabhängig eingekeilt wird. Zur Drehzahlumschaltung greift das Reibrad wahlweise in verschiedene Abstufungen der Motorwelle ein. Auch Kombinationen von Treibriemen- und Reibradgetrieben sind gebräuchlich (DT-PS 8 24 406). Für schwerere Antriebe, z. B. Schallplattenschneidmaschinen, werden auch Anordnungen mit Gummizahnrädern benutzt (DT-PS 8 93 863).Such gears usually consist of a friction wheel with a rubber coating, which in a known manner wedged between the motor shaft and the driving part depending on the load. This is used to switch the speed Friction wheel optionally in different gradations of the motor shaft. Combinations of drive belts and friction gears are common (DT-PS 8 24 406). For heavier drives, e.g. B. Record cutting machines, arrangements with rubber gears are also used (DT-PS 8 93 863).

Alle diese Getriebe sind elastisch, so daß sie zusammen mit dem Trägheitsmoment des Plattentellers bzw. der Schwungmasse eines Bandantriebes als mechanische Filter zur Verringerung von Gleichlaufschwankungen wirken. Auch speziell für diesen Zweck ausgebildete mechanische Filter zwischen Motor und Plattenteller (DT-AS 11 40 359) sowie zwischen Plattentellerachse und Plattenteller (DT-AS 1164115) sind bekannt. Bekannt ist auch ein direkter Antrieb eines Plattentellers, bei dem sehr viele Eisenplättchen am Plattentellerrand als Motoranker dienen. Sie werden von einem feststehenden Elektromagneten durch eine selbsttätige Steuerung nacheinander angezogenAll of these gears are elastic, so that they work together with the moment of inertia of the turntable or the flywheel of a belt drive as a mechanical filter to reduce wow and flutter works. Also specially designed for this purpose mechanical filters between the engine and Platter (DT-AS 11 40 359) as well as between the platter axis and turntable (DT-AS 1164115) known. A direct drive of a turntable is also known, in which a lot of iron plates are attached The edge of the turntable serves as a motor anchor. They are driven by a fixed electromagnet automatic controls tightened one after the other

(DT-AS 10 35 926). Um das Rumpelgeräusch zu dämpfen, werden spezielle Motoren benutzt, wie Außeniäufermotoren (DT-AS 10 53 807) und/oder Filteranordnungen (DT-PS 9 72 824 und DT-AS 11 19 997 und 11 09 392).(DT-AS 10 35 926). To dampen the rumbling noise, special motors are used, such as External rotor motors (DT-AS 10 53 807) and / or filter arrangements (DT-PS 9 72 824 and DT-AS 11 19 997 and 11 09 392).

Die beschriebenen Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die an sich geringen Drehzahlabweichungen der genannten Elektromotoren infolge des Schlupfes der Getriebe nicht voll ausgenutzt werden. Zudem ist der Schlupf von der Temperatur und dem Oberflächenzustand der reibenden Teile abhängig. Die Treibriemen und Reibräder müssen von Zeit zu Zeit gereinigt oder ausgetauscht werden. Letzteres ist oft notwendig, wenn nach längerer Betriebspause eine Deformation und/oder Verhärtung von Treibriemen und Reibrädern eintritt. Bei ungleichmäßiger Änderung des Oberflächenzustandes reibender Teile entstehen Gleichlaufschwankungen. Getriebe mit elastischen Zahnrädern sind schlupffrei, erzeugen aber stärkere Gleichlaufschwankungen und Rumpelgeräusche, so daß besonders schwere Plattenteller oder zusätzliche Filtervorrichtungen benötigt werden. Die genannte direkte Antriebsvorrichtung besitzt den Nachteil des Polruckens mit einer im Hörbereich liegenden Frequenz.The devices described have the disadvantage that the inherently small speed deviations of the mentioned electric motors are not fully utilized due to the slip of the gearbox. In addition, is the slip depends on the temperature and the surface condition of the rubbing parts. The drive belts and friction wheels must be cleaned or replaced from time to time. The latter is often necessary, though Deformation and / or hardening of drive belts and friction wheels after a long break in operation entry. If the surface condition of rubbing parts changes unevenly, there will be wow and flutter. Gears with elastic gears are slip-free, but generate stronger wow and flutter and rumbling noises, so that particularly heavy turntables or additional filter devices are needed. The mentioned direct drive device has the disadvantage of pole jolting a frequency within the audible range.

Neuere Antriebe für Tonträger arbeiten mit einem kollektorlosen Gleichstrommotor, bei dem in Abhängigkeit von der Drehstellung eines permanentmagnetischen Läufers die Wicklungsstränge zyklisch an die Spannungsquelle geschaltet werden (radio mentor, 1965, Heft 5, S. 341 bis 354). Dabei können in Ausnutzung der gegeninduzierten Spannungen die Wicklungsstränge selbst als Detektor für die Drehstellung des Läuferfeldes und damit des Läufers arbeiten. Den Anlauf ermöglicht ein besonderer Anlaufkollektor mit Fliehkraftschalter. Der mittlere Scheitelwert der gegeninduzierten Spannungen dient als Tachosignal zur Drehzahlregelung (Funk-Technik 1966, Heft 2, S. 61).Newer drives for sound carriers work with a brushless direct current motor, in which depending from the rotational position of a permanent magnet rotor to the winding phases cyclically Voltage source can be switched (radio mentor, 1965, Issue 5, pp. 341 to 354). The winding phases can thereby make use of the counter-induced voltages even work as a detector for the rotary position of the rotor field and thus the rotor. Makes the start possible a special start-up collector with centrifugal switch. The mean peak value of the counter-induced voltages serves as a speed signal for speed control (Funk-Technik 1966, issue 2, p. 61).

Diese Antriebe geben ein schwankendes Drehmoment ab, da das Feld des zylindrischen oder rohrförmigen permanentmagnetischen Läufers längs eines Polbogens von mindestens 120° nicht konstant ist. Das von den drei Wicklungssträngen erzeugte Drehmoment ist infolge von Streuungen der Schalttransistoren und anderer Schaltelemente besonders im herabgeregelten Zustand verschieden groß.These drives emit a fluctuating torque because the field is cylindrical or tubular permanent magnet rotor is not constant along a pole arc of at least 120 °. That from The torque generated on the three winding phases is due to scattering of the switching transistors and other switching elements of different sizes, especially in the downregulated state.

Deshalb müssen auch diese Motoren mit hoher Drehzahl laufen und erfordern eine elastische Drehmomentübertragung mit Drehzahlredüzierung.Therefore, these motors must also run at high speed and require elastic torque transmission with speed reduction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den schnell rotierenden Motor und das Zwischengetriebe zur Drehzahluntersetzung und Drehzahlumschaltung zu eliminieren, durch geeignete Ausbildung eines starr mit dem den Tonträger antreibenden Teil verbundenen Motors Erschütterungen im Hörbereich zu vermeiden, so daß Filtereinrichtungen überflüssig werden und zugleich hinreichend kleine Drehzahlabweichungen und Gleichlaufschwankungen zu erreichen.The invention is based on the object of the rapidly rotating motor and the intermediate gear to eliminate speed reduction and speed switching, by suitably designing a rigid with Avoid vibrations in the listening area to the motor connected to the part driving the sound carrier, so that filter devices are superfluous and at the same time sufficiently small speed deviations and To achieve wow and flutter.

Ausgehend von einer Antriebsvorrichtung für Tonträger mit einem kollektorlosen Gleichstrommotor mit einem permanentmagnetischen Läufer und mit konzentriert angeordneten Ständerwicklungen, die mittels eines elektronischen Drehstellungsdetektors nacheinander an eine Spannungsquelle schaltbar sind, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der permanentmagnetische Läufer ringförmig ausgeführt und von zwei ringförmigen weichmagnetischen Jochen magnetisch geschlossen ist und die im Luftspalt zwischen dem Läufer und dem einen Joch befindliche Ständerwicklung eisenlos ausgeführt ist und der kollektorlose Gleichstrommotor und der Plattenteller oder die Bandtransportrolle starr miteinander verbunden sind.Based on a drive device for sound carriers with a brushless DC motor with a permanent magnet rotor and with concentrated stator windings, which by means of of an electronic rotary position detector can be successively switched to a voltage source, the According to the invention, the object is achieved in that the permanent magnet rotor is designed in a ring shape and is magnetically closed by two annular soft magnetic yokes and the one in the air gap between the rotor and the one yoke located stator winding is ironless and the Brushless DC motor and the platter or the tape transport roller are rigidly connected to each other are.

Um das Drehmoment lagerkraftfrei zu machen, können die Stirnverbinder der Ständerwicklung weit aus dem Läuferfeld herausgelegt werden.In order to make the torque free of bearing forces, the end connectors of the stator winding can be wide be laid out from the runner field.

Zur Drehzahlregelung sind am Plattenteller oder an einem anderen mitrotierenden Teil optisch oderFor speed control are optically or on the turntable or on another rotating part

ίο magnetisch zu erfassende Winkelteilungen angebracht. Der Drehzahlregler ist als Konstantregler der aus den Winkelteilungen ableitbaren Frequenz und/oder als Konstantregler der Phasenlage zwischen der genannten und einer weiteren gegebenen Frequenz ausgebildet.ίο Magnetically recorded angular divisions attached. The speed controller is a constant controller of the frequency that can be derived from the angular graduations and / or as a Constant regulators of the phase position between said frequency and a further given frequency are formed.

Bei Verwendung der Vorrichtung an einem Plattenteller sind optisch oder magnetisch zu erfassende Markierungen zur Kommutierung der Ständerwicklungen am Plattenteller angebracht.
Zur Beseitigung drehstellungsabhängiger Drehmomentschwankungen infolge von Ungleichförmigkeiten der Kraftflußdichte des Läuferfeldes werden an den eisenlosen Ständerwicklungen mindestens zwei Hallgeneratoren angebracht, die mittels elektronischer Rechenschaltungen wie Multiplizier- oder Dividierschaltungen auf die Ständerwicklungen wirken.When using the device on a turntable, markings to be detected optically or magnetically for commutating the stator windings are attached to the turntable.
To eliminate rotational position-dependent torque fluctuations as a result of irregularities in the force flux density of the rotor field, at least two Hall generators are attached to the ironless stator windings, which act on the stator windings by means of electronic computing circuits such as multiplier or divider circuits.

Diese Drehmomentkorrekturen können erreicht werden, indem die Ständerwicklungen mit je einem Rechenverstärker verbunden sind, in dessen Gegenkopplungszweig sich mindestens ein Hallgenerator als Multiplizierer befindetThese torque corrections can be achieved by connecting the stator windings with one each Computing amplifier are connected, in the negative feedback branch at least one Hall generator as Multiplier is located

Die auf die Ständerwicklung wirkenden Speiseschaltungen können zur Ausschaltung der Wicklungsinduktivitäten und Streuungen des ohmschen Widerstandes stromeinprägend ausgebildet sein.The feed circuits acting on the stator winding can switch off the winding inductances and variations in the ohmic resistance are designed to be current-impressing.

Zur Beseitigung der drehstellungsabhängigen Drehmomentschwankungen bzw. Drehzahlschwankungen können an dem Plattenteller oder einem anderen mitrotierenden Teil mit optischen oder magnetischen Mitteln Korrektursignale für die Strangströme eingeprägt sein.To eliminate the torque fluctuations dependent on the rotational position or speed fluctuations can be on the turntable or another rotating part with optical or magnetic Mean correction signals for the phase currents are impressed.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Antriebsvorrichtung enthält der Drehstellungsdetektor zur Umschaltung der Ständerwicklungen als Sensorelement mindestens einen Fotowiderstand.In a particularly advantageous development of the drive device, the rotary position detector contains at least one photoresistor to switch the stator windings as a sensor element.

Einige Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Der mechanische Aufbau einer solchen Antriebsvorrichtung wird in F i g. 1 am Beispiel eines Plattenspielers dargestellt Der Plattenteller P aus unmagnetischem Material wird mittels der Achse A und dem Lager L auf der Platine P1 gelagert. Unterhalb des Plattentellers und mit diesem starr verbunden sind ein inneres und ein äußeres weichmagnetisches Joch R1 bzw. R2 und ein permanentmagnetischer Läufer DM mit zweipolig radialer Magnetisierung angebracht Im Luftspalt zwischen dem permanentmagnetischen Läufer DM und dem Joch R2 befindet sich die eisenlose Ständerwicklung W auf einem Wicklungsträger Tr, der an der Platine befestigt ist Die Wicklungsquerschnitte CuI und Cu 2, die Stirnverbinder, sind außerhalb des Läuferfeldes F (Pfeile) angebracht, um senkrecht zur Plattentellerebene gerichtete Kräfte nicht zu erzeugen. Um Bauhöhe zu sparen, befindet sich Cu 1 in einer Ausnehmung des Plattentellers. Am Plattentellerrand sind optische oder magnetische Markierungen MD und MK angebracht, die zur Gewinnung von Schaltimpulsen und einer Kontrollfrequenz dienen.A few exemplary embodiments are intended to explain the invention in more detail. The mechanical structure of such a drive device is shown in FIG. 1 shown using the example of a turntable. The turntable P made of non-magnetic material is mounted on the board P 1 by means of the axis A and the bearing L. Rigidly connected beneath the turntable and with this an inner and an outer soft-magnetic yoke R1 and R2, and a permanent-magnet rotor DM with two pole radial magnetization are mounted in the air gap between the permanent-magnet rotor DM and the yoke R2 is the ironless stator winding W on a Winding support Tr, which is attached to the board. The winding cross-sections CuI and Cu 2, the end connectors, are attached outside of the rotor field F (arrows) in order not to generate forces perpendicular to the plane of the turntable. In order to save overall height, Cu 1 is located in a recess in the turntable. Optical or magnetic markings MD and MK are attached to the edge of the turntable, which are used to generate switching pulses and a control frequency.

In F ig. 2 ist das Wickelschema des Ständers skizziert. Die Wicklungsstränge Wl und W 2 sind um 90°In Fig. 2 the winding scheme of the stand is sketched. The winding phases Wl and W 2 are at 90 °

versetzt An den wirksamen Strangabschnitten befinden sich vier Hallgeneratoren H1 bis H4 zur Messung der momentan herrschenden Kraftflußdichte am Ort dieser wirksamen Abschnitte sowie zur Multiplikation der gemessenen Kraftflußdichte mit einer anderen Größe, wie weiter unten erläutert wird.offset There are four Hall generators H 1 to H 4 on the effective strand sections for measuring the momentary force flux density at the location of these effective sections and for multiplying the measured force flux density by another variable, as will be explained below.

F i g. 3 ist ein Schnitt senkrecht zur Symmetrieachse von Fig. 1, wobei aber nur das Magnetsystem gezeichnet ist. Das durch den 2polig radial magnetisierten Läufer DM erzeugte Magnetfeld F hat im Prinzip den durch die Pfeile angedeuteten Verlauf. Es wird jeweils nur der Wicklungsstrang betrieben, dessen wirksame Abschnitte AWi2,A W2i sich gerade in dem Winkelbereich « (z. B. 90°) befinden. Während einer vollen Umdrehung des Plattentellers wird hier 4mal von einem Wicklungsstrang auf den anderen umgeschaltet.F i g. 3 is a section perpendicular to the axis of symmetry of FIG. 1, but only the magnet system is drawn. The magnetic field F generated by the 2-pole, radially magnetized rotor DM has, in principle, the course indicated by the arrows. In each case, only that winding phase is operated whose effective sections AWi2, A W2i are currently in the angular range (e.g. 90 °). During one full turn of the turntable, there are 4 switches from one winding strand to the other.

F i g. 4 zeigt ein Beispiel für den elektronischen Teil der Antriebsvorrichtung. Es handelt sich im wesentlichen um einen Analogrechner, der die Ströme /1 und /2 in den Wicklungssträngen Wi und W2 so einstellt, daß gilt:F i g. 4 shows an example of the electronic part of the drive device. It is essentially an analog computer that sets the currents / 1 and / 2 in the winding phases Wi and W2 so that the following applies:

4-/2(521+522)]=const,4- / 2 (521 + 522)] = const,

wobei Mo das konstant zu haltende Gesamtdrehmoment η die Windungszahl und I die wirksame Windungslänge ist; die Kraftflußdichten B11, B12,521, 522 werden an den wirksamen Wicklungsabschnitten A W12 bis AW22 gemessen. Nur der jeweils im Winkelbereich <x befindliche Wicklungsstrang erhält Strom, der andere ist außer Betrieb. Dies wird mit den Feldeffekttransistoren FETi und FET2 in Verbindung mit einer bistabilen Kippstufe Ki bewirkt, indem die Rechenverstärker Vi und V2 abwechselnd stillgelegt werden. Die Kippstufe K1 wird von Markierungen am Plattentellerrand gesteuert. Der dem Strangstrom /„ proportionale Strom i„ wird über eine Multiplizierschaltung Ml bzw. M2 (bestehend aus den Hallsonden Hi, H2 bzw. H3, H4) an den Eingang des Rechenverstärkers Fl bzw. F2 rückgekoppelt, wodurch die obenstehende Gleichung (d. h. Konstanthaltung eines Produktes) gelöst wird. Um einen Vorzeichenwechsel von Bnm und damit einen Vorzeichenwechsel von I_n nach je 180° Plattentellerdrehung zuzulassen, muß durch eine Gleichrichterbrücke Gi bzw. G 2 die Richtung des rückgekoppelten Stromes i„ beibehalten werden. An die Eingänge der Rechenverstärker wird als Sollwert eine Mo proportionale Spannung Uo angelegt. Sie wird durch Phasenvergleich einer Hilfsfrequenz aus dem Hilfsoszillator Osz mit einer aus der Drehung des Plattentellers abgeleiteten Kontrollfrequenz KF gewonnen. Aus beiden Frequenzen werden Nadelimpulse geformt, die in bekannter Weise eine bistabile Kippstufe K 2 umsteuern, deren Tastverhältnis ein Maß für die Phasenlage istwhere Mo is the total torque to be kept constant η is the number of turns and I is the effective length of turns; the force flux densities B 11, B 12,521, 522 are measured on the effective winding sections AW 12 to AW22. Only the winding phase located in the angle range <x receives power, the other is out of operation. This is achieved with the field-effect transistors FETi and FET2 in conjunction with a bistable multivibrator Ki , in that the computing amplifiers Vi and V2 are alternately shut down. The tilting stage K 1 is controlled by markings on the edge of the turntable. The phase current / "proportional current i" is fed back via a multiplier circuit Ml or M2 (consisting of the Hall probes Hi, H2 or H3, H4) to the input of the computing amplifier Fl or F2, whereby the above equation (ie keeping a constant Product) is dissolved. In order to allow a change in sign of Bnm and thus a change in sign of I _n after every 180 ° rotation of the turntable, the direction of the fed-back current i " must be maintained by a rectifier bridge Gi or G 2 . A voltage Uo proportional to Mo is applied to the inputs of the computing amplifier as a setpoint value. It is obtained by phase comparison of an auxiliary frequency from the auxiliary oscillator Osz with a control frequency KF derived from the rotation of the turntable. Needle pulses are formed from both frequencies which, in a known manner, reverse a bistable multivibrator K 2 , the pulse duty factor of which is a measure of the phase position

Durch Integration ergibt sich die Gleichspannung i/o. Da Uq nach je 180° umgepolt werden muß, wird mittels der Feldeffekttransistoren FET3 und FETA und eine weitere bistabile Kippstufe K 3 die Spannung i/o abwechselnd der ersten oder zweiten Stufe von K 2 entnommen. Um eindeutige Zugehörigkeit von Plattentellerstellung und Schaltzustand der Kippstufen Ki, K3 zu erreichen, werden Markierungen zweier verschiedener Vorzeichen angebracht, so daß jede Markierung nur eine bestimmte Schaltrichtung auslösen kann. Der selbsttätige Anlauf wird dadurch ermöglicht, daß anfangs mit den Schaltern 51, 52 beide Wicklungsstränge dauernd in Betriebsstellung gehalten werden (FETi, FET2 durch Us gesperrt). Über 53, 54 gelangt eine feste Vorspannung i/_van die Multiplikatoren; damit wird I_n proportional Bn 1 + Bn 2 mit richtigem Vorzeichen. 55 muß geöffnet sein, um Unabhängigkeit von der Anfangsstellung der Kippstufe K 2 zu erhalten. Sobald eine genügend hohe Drehzahl erreicht ist und die Kippstufen arbeiten, bringt ein Relais R die Schalter 51 bis 55 in Normalstellung.Integration results in the DC voltage i / o. Since Uq has to be reversed after 180 °, the voltage i / o is alternately taken from the first or second stage of K 2 by means of the field effect transistors FET3 and FETA and a further bistable multivibrator K 3 . In order to achieve a clear association between the turntable position and the switching status of the flip-flops Ki, K3 , markings with two different signs are attached so that each marking can only trigger a certain switching direction. The automatic start-up is made possible by the fact that both winding phases are initially kept in the operating position with the switches 51, 52 (FETi, FET2 blocked by Us ). A fixed bias voltage i / _{v is applied} to the multipliers via 53, 54; so I _n becomes proportional to Bn 1 + Bn 2 with the correct sign. 55 must be open in order to obtain independence from the initial position of the flip-flop K 2 . As soon as a sufficiently high speed is reached and the flip-flops are working, a relay R brings the switches 51 to 55 into the normal position.

Dieses Ausführungsbeispiel stellt eine Regelschaltung dar, da über Gl, Ml bzw. G 2, M2 eine Rückführung von /1 bzw. /2 an den Eingang des Rechenverstärkers Vi bzw. F2 erfolgt Bei Abzweigung von /„ über ohmschen Widerständen (nicht über dem induktiven Scheinwiderstand von Wn selbst) ergibt sich eine reine Stromregelung in Wn, so daß die endliche Zeitkonstante der Wicklungsstränge das schnelle Umschalten nicht stört.This exemplary embodiment represents a control circuit, since / 1 or / 2 is fed back to the input of the computing amplifier Vi or F2 via Gl, Ml or G 2, M2 Impedance of Wn itself) results in a pure current control in Wn, so that the finite time constant of the winding phases does not interfere with the fast switching.

Da sich der Innenwiderstand der Quelle von I_n durch bekannte Maßnahmen groß machen läßt, kann auch eine einfachere Schaltung benutzt werden, wie die F i g. 5 zeigt Eine elektronische Dividierschaltung Div 1 und Div 2 führt die RechnungenCan because the internal resistance of the source of I _n make big by known means, may also have a simpler circuit are used as the F i g. 5 shows an electronic dividing circuit Div 1 and Div 2 carries out the calculations

/1 =/ 1 =

n-l(BU+ BM)n-l (BU + BM)

bzw. 12= — or 12 = -

M₀ M ₀

n-l(B2l + B22)n-l (B2l + B22)

durch. Mittels der Feldeffekttransistoren FETi, FET2 wird wie im ersten Beispiel immer nur der im günstigen Winkelbereich stehende Wicklungsstrang betrieben. FETi und FET2 erhalten ihre Steuerspannungen wieder von einer bistabilen Kippstufe K1, die ihrerseits Schaltimpülse vom Plattenteller erhält Die Mo proportionale Spannung Uo braucht hier nicht umgepolt zu werden; sie wird z. B. wiederum durch Messung einer Kontrollfrequenz KF und Phasenvergleich in K 2 erzeugt Zum selbsttätigen Anlauf sperrt eine Spannung Us über die Schalter 51, 52 beide Feldeffekttransistoren, so daß die Wicklungsstränge gleichzeitig arbeiten. Über den Schalter 5 kann eine große Anlaufspannung Ua aufgeschaltet werden. Bei genügend hoher Drehzahl bringt ein Relais R die Schalter 5, 51, 52 in Normalstellung.through. By means of the field effect transistors FETi, FET2 , as in the first example, only the winding phase in the favorable angular range is operated. FETi and FET2 receive their control voltages again from a bistable multivibrator K 1, which in turn receives switching impulse from the turntable. The voltage Uo , which is proportional to Mo, does not need to be reversed here; she is z. B. again generated by measuring a control frequency KF and phase comparison in K 2. For automatic start-up, a voltage Us blocks both field effect transistors via switches 51, 52 so that the winding phases work simultaneously. A high starting voltage Ua can be switched on via switch 5. When the speed is high enough, a relay R brings the switches 5, 51, 52 to the normal position.

Der elektronische Teil der Antriebsvorrichtung kann vereinfacht werden, wenn der Kraftflußdichteverlauf im Luftspalt des Motors bereits bei der Herstellung einmalig gemessen und der hieraus berechnete Strangstrom z.B. als Tastverhältnis einer äquidistanten Impulsfolge auf ein um den Plattenteller herumgelegtes Magnetband aufgezeichnet, die Division also bereits vorweggenommen wird. Man erhält dann das Schaltschema nach F i g. 6.The electronic part of the drive device can be simplified if the power flow density course in The air gap of the motor was measured once during manufacture and the phase current calculated from this e.g. as a pulse duty factor of an equidistant pulse train on a one placed around the turntable Magnetic tape recorded, so the division is already anticipated. The circuit diagram is then obtained according to FIG. 6th

Über den oberen Teil des Magnetkopfes WK mit kontaktloser Abnahme und den Verstärker WVi gelangt die Impulsfolge an einen Schmitt-Trigger ST. Die hier gewonnene Gleichspannung i/₀ ist je nach dem Tastverhältnis positiv oder negativ und dem Betrag nach eine Funktion des Drehwinkels. Durch Differentiation und Gleichrichtung wird die Impulsfolgefrequenz entnommen und einem Phasendiskriminator K 2 zugeführt Das Diskriminatorsignal steuert die Impulshöhe des Schmitt-Triggers und damit die absolute Größe der Spannung U₀=f (Drehwinkel). U₀ dient zur Steuerung der Gleichspannungsstufen GLi und GL 2, an deren Ausgängen die Wicklungsstränge Wi und W2 liegen. Der untere Teil des Magnetkopfes schaltet über den Verstärker WV2, die bistabile Kippstufe K1 und die Feldeffekttransistoren FETi und FET2 in bereitsThe pulse train arrives at a Schmitt trigger ST via the upper part of the magnetic head WK with contactless pick-up and the amplifier WVi. The DC voltage i / ₀ obtained here is positive or negative, depending on the pulse duty factor, and its magnitude is a function of the angle of rotation. The pulse repetition frequency is taken through differentiation and rectification and fed to a phase discriminator K 2. The discriminator signal controls the pulse height of the Schmitt trigger and thus the absolute value of the voltage U ₀ = f (angle of rotation). U ₀ is used to control the DC voltage stages GLi and GL 2, at the outputs of which the winding phases Wi and W2 are located. The lower part of the magnetic head switches over the amplifier WV2, the bistable multivibrator K 1 and the field effect transistors FETi and FET2 in already

beschriebener Weise die beiden Wicklungsstränge abwechselnd ein und aus. Diese rechteckförmige Umschaltung läßt sich durch eine stetige ersetzen, wenn beide Stränge völlig getrennt von zwei Magnetspuren gesteuert werden und eine dritte Magnetspur die Kontrollfrequenz liefert. Werden drei Stränge wie im folgenden Beispiel benutzt, so läßt sich für jeden Strang in besonders einfacher Weise eine separate Impulsbreitensteuerung mit Impulshöhenregelung durch den Frequenzdiskriminator durchführen,described way the two winding phases alternately on and off. This rectangular Switching can be replaced by a continuous one if both strands are completely separated from two magnetic tracks can be controlled and a third magnetic track supplies the control frequency. Will three strands like in the If the following example is used, a separate pulse width control can be used for each strand in a particularly simple manner perform with pulse height control by the frequency discriminator,

Ein letztes Beispiel ist in der F i g. 7 dargestellt Statt zweier Wicklungsstränge werden hier drei benutzt. Die mechanische Anordnung der Fig. 1, 2, 3 bleibt im Prinzip erhalten. Jeder Wicklungsstrang wird über 120° Läuferumfang betrieben, so daß eine Umschaltung der Stromrichtung in den Wicklungen nicht erforderlich ist. Wegen dieses Halbwellenbetriebes können als Stellglieder einzelne Transistoren Ti, T2, T3 Verwendung finden. Der in den Wicklungssträngen zur Erzeugung eines konstanten Drehmomentes benötigte Strom wird wie im vorigen Beispiel einmalig berechnet und nunmehr als Schwärzungsgrad eines Filmstreifens oder auch als Zackenschrift analog gespeichert Der Film befindet sich als geschlossene Schleife unter dem Plattenteller und wird mit dem Fotowiderstand RP 2 abgetastet. Dieses Steuerprogramm ist also aus drei identischen Segmenten von je 120° zusammengesetzt. Die im Gleichspannungsverstärker GV2 gewonnene Spannung wird zur Drehzahlregelung in einem Multiplikator HM mit einem phasenabhängigen Signal aus dem Phasendiskriminator K 2 näherungsweise multipliziert. Die von der Plattentellerdrehung abgeleitete Kontrollfrequenz ist hier ebenfalls optisch mit dem Fotowiderstand RPi abgenommen, in dem Verstärker GVX aufbereitet und mit der gegebenen Frequenz aus Osz in K 2 verglichen. Auf dem Filmstreifen befinden sich in einer dritten Signalbahn drei Segmente mit stark unterschiedlicher Schwärzung, mittels derer über einen Fotowiderstand RP 3 und einen Spannungsdiskriminator SD sowie die drei Feldeffekttransistoren FETi, FET2, FET3 nur der zum gerade abgetasteten Segment gehörige Wicklungsstrang eingeschaltet wird. Da die Steuer- und Schaltsignale auch bei stillstehendem Plattenteller richtig abgenommen werden, gibt es bei dieser Anordnung keine Anlaufprobleme. Statt des Filmes könnte auch ein Magnetband und als Empfänger ein Spezialmagnetkopf für stationäre (bewegungsunabhängige) Abtastung eingesetzt werden.A final example is shown in FIG. 7 Instead of two winding phases, three are used here. The mechanical arrangement of FIGS. 1, 2, 3 is retained in principle. Each winding phase is operated over a rotor circumference of 120 °, so that it is not necessary to switch the direction of the current in the windings. Because of this half-wave operation, individual transistors Ti, T2, T3 can be used as actuators. The current required in the winding strands to generate a constant torque is calculated once, as in the previous example, and is now stored in analog form as the degree of blackening of a film strip or also as serrated writing.The film is located as a closed loop under the turntable and is scanned with the photo resistor RP 2. This control program is therefore composed of three identical segments of 120 ° each. The voltage obtained in the DC voltage amplifier GV2 is approximately multiplied for speed control in a multiplier HM with a phase-dependent signal from the phase discriminator K 2. The control frequency derived from the turntable rotation is here also optically picked up with the photoresistor RPi , processed in the amplifier GVX and compared with the given frequency from Osz in K 2 . In a third signal path on the film strip there are three segments with very different degrees of blackness, by means of which only the winding strand belonging to the segment being scanned is switched on via a photoresistor RP 3 and a voltage discriminator SD as well as the three field effect transistors FETi, FET2, FET3. Since the control and switching signals are correctly picked up even when the turntable is at a standstill, there are no start-up problems with this arrangement. Instead of the film, a magnetic tape and, as a receiver, a special magnetic head for stationary (motion-independent) scanning could be used.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind die folgenden: Das Zwischengetriebe entfällt, so daß als einziger mechanisch bewegter Teil der Plattenteller selbst übrig bleibt Demzufolge wird der Antrieb unempfindlich gegen Temperaturschwankungen, Verölung und Verstaubung. Eine Wartung ist nicht notwendig, die Lebensdauer wird praktisch durch die des Plattentellerlagers bestimmt Die Umschaltung der Drehzahl erfolgt in einfacher Weise durch Umschaltung des Hüfsoszillators oder Frequenzdiskriminators. Die Drehzahlabweichung kann sehr gering gehalten werden, da hinreichend frequenzstabile Oszillatoren und Diskriminatoren bereits mit einfachen Mitteln herstellbar sind. Bei den bisher üblichen Anordnungen befand sich zwischen dem in der Drehzahl geregelten oder gesteuerten Motor und dem Plattenteller ein schlupfendes Getriebe. Demgegenüber erfolgt die Drehzahlregelung hier direkt am Plattenteller. Die Gleichlaufschwankung kann besonders klein gehalten werden, da nicht nur eine Regelung der Winkelgeschwindigkeit, sondern auch eine Regelung ihres ersten Differentialquotienten, der Winkelbeschleunigung, erfolgt Anstatt wie bisher kurzzeitige Geschwindigkeitsschwankungen dadurch zu verringern, daß eine Integration der Beschleunigung über längere Zeitintervalle, teilweise mit besonderen Filtern, erfolgt, wird erfindungsgemäß bereits eine Glättung des Integranden vorgenommen. Demzufolge bleibt auch der Pegel des Rumpelgeräusches niedrig. Die beim Umschalten der Wicklungsstränge erfolgende kurzzeitige Störung kann noch verkleinert werden, indem durch Schaltverzögerungen und ähnliche Maßnahmen oder nach der abgewandelten Schaltung F i g. 6 eine passende Überlappung der Schaltvorgänge erzielt wird.The advantages that can be achieved with the invention are as follows: The intermediate gear is omitted, so that as the only mechanically moving part of the turntable itself remains. As a result, the drive insensitive to temperature fluctuations, oily and dust. A maintenance is not necessary, the service life is practically determined by that of the turntable bearing The speed is achieved in a simple manner by switching the auxiliary oscillator or frequency discriminator. the Speed deviation can be kept very low, since oscillators and oscillators are sufficiently stable Discriminators can already be produced with simple means. With the previously usual arrangements There is a slipping between the speed-regulated or controlled motor and the turntable Transmission. In contrast, the speed control takes place here directly on the turntable. The wow and flutter can be kept particularly small, as not only a regulation of the angular velocity, but Their first differential quotient, the angular acceleration, is also regulated instead of as before to reduce short-term speed fluctuations by integrating the acceleration takes place over longer time intervals, in some cases with special filters, a Smoothing of the integrand made. As a result, the level of rumbling noise also remains low. The short-term disturbance that occurs when switching over the winding phases can still be reduced, by switching delays and similar measures or according to the modified circuit F i g. 6th a suitable overlap of the switching operations is achieved.

Ähnliche Vorteile kommen zur Geltung, wenn der beschriebene Antrieb nicht mit einem Plattenteller, sondern einer Schwungmasse mit Transportrolle zum Antrieb bandförmiger Informationsträger (Magnetbänder) integriert wird. Da dieser Antrieb beliebig kleine Drehzahlen erlaubt, ist es möglich, Transportrollen mit großem Durchmesser zu verwenden, die leichter herstellbar sind und geringeren Bandschlupf aufweisen.Similar advantages come into play if the drive described is not equipped with a turntable, but a flywheel with a transport roller to drive tape-shaped information carriers (magnetic tapes) is integrated. Since this drive allows any low speed, it is possible to use transport rollers to use large diameter, which are easier to manufacture and have less tape slippage.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 609 519/141For this purpose 3 sheets of drawings 609 519/141

Claims

Patent claims:

1. Drive device for sound carriers with a brushless direct current motor with a permanent magnetic rotor and with concentrated stator windings which can be switched to a voltage source one after the other by means of an electronic rotary position detector, characterized in that the permanent magnetic rotor (DM) is ring-shaped and is supported by two ring-shaped soft magnetic yokes ( R 1, R 2) is magnetically closed and the stator winding (W) located in the air gap between the permanent magnet rotor (DM) and one yoke (R 2) is ironless and the brushless DC motor and the turntable (P) or the tape transport roller are rigidly connected to each other (Fig. 1).

2. Drive device according to claim 1, characterized in that the end connectors (Ci / 1, Cu 2) of the stator winding (W) are arranged far outside the rotor field (T-? (Fig. 1).

3. Drive device according to claim 1 or 2, characterized in that to regulate the speed optically or magnetically to be detected angular graduations (MD, MK) are attached to the turntable (P) or another directly rotating part (F i g. 1).

4. Drive device according to claim 3, characterized in that the speed controller is designed as a constant controller of the frequency which can be derived from the angular graduations (MD) and / or as a constant controller of the phase position between said frequency and a further given frequency (Fig. 1).

5. Drive device according to one of claims 1 to 4 for a turntable, characterized in that for commutation of the stator windings (W) optically or magnetically detectable markings (MK) are attached to the turntable (T ^ (Fig. 1).

6. Drive device according to one of claims 1 to 5, characterized in that mounted for detecting the rotational position as a function of the rotor field (F) to the ironless stator windings (Wl, W2), at least two Hall generators (HX to HA) (F i g. 2 , 3).

7. Drive device according to claim 6, characterized in that to eliminate rotational position-dependent torque fluctuations, the Hall generators (Hl to H4) by means of electronic computing circuits such as multiplier (Ml, M 2) or dividing circuits {DivX, D / V2) on the stator windings (IVl, W2 ) can act (Fig. 4,5).

8. Drive device according to claim 6 and 7, characterized in that the stator windings (Wl, W2) are each connected to an arithmetic amplifier (Vi, V2), in whose negative feedback branch a Hall generator connected as a multiplier (Ml, M2) is (Fig. 4).

9. Drive device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the feed circuits (Vl, V2) for the stator windings (Wl, W2) are designed to be current-impressing (FIG. 4).

10. Drive device according to one of claims 1 to 5, characterized in that to eliminate rotational position-dependent torque fluctuations or speed fluctuations on the turntable (P) or another directly co-rotating part with optical or magnetic means, rotational position-dependent correction signals for the strand currents are impressed (F i g . 1,6,7).

11. Drive device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the rotary position detector (SD, FETX to FET3) for switching the stator windings (Wl to W3) contains at least one photoresistor (RP3) (Fig. 7).