DE1613176B2 - Drehzahlkonstanter motor als frequenznormal eines zeithaltendenelektrischen geraetes - Google Patents
Drehzahlkonstanter motor als frequenznormal eines zeithaltendenelektrischen geraetesInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen drehzahlkonstanten Motor als Frequenznormal, welcher
zwei gegeneinander verdrehbare Rotorhälften mit Magnetpolen aufweist, die über ein elastisches
Glied miteinander verbunden sind, wobei der Antrieb über Stromimpulse in Antriebsspulen erfolgt
und mindestens eine Rotorhälfte mit Steuerspulen einer elektronischen Schaltung zusammenarbeiten.
Es wurden bereits drehzahlstabile Motoren als Frequenznormal vorgeschlagen, die aus zwei gegeneinander
verdrehbaren Rotorhälften bestehen, die über einen Torsionsstab elastisch miteinander verbunden
sind. Jede der Rotorhälften weist eine Anzahl Permanentmagnetpole auf. Jede der Rotorhälften
arbeitet mit einem Weicheisenstator zusammen, wobei der eine Stator das Erregerspulensystem, und
der andere Stator das Arbeitsspulensystem trägt. Beide Spulensysteme sind über eine elektronische
Schaltung miteinander verbunden. Bei der Drehung
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des Rotors werden durch die eine Rotorhälfte in der zwischen den beiden Rotorhälften erregen. Diese·
Steuerspule Steuerspannungen induziert, die verstärkt Störmomente werden also elektromagnetisch erzeugt,
über die elektronische Schaltung in der Arbeitsspule wirken nur kurzzeitig und zum richtigen Augenblick.
Stromimpulse erzeugen, die antreibend auf die an- Dadurch wird der Wirkungsgrad des Systems wedere
Rotorhälfte wirken. Die eine Rotorhälfte wird 5 sentlich erhöht. Außerdem erreicht das System beim·
also angetrieben, während an der anderen Rotor- Anlauf außerordentlich rasch seine Resonanzhälfte
elektromagnetische Hemmkräfte zwischen Ro- frequenz, in der es auch bei Rütteleinflüssen und
torhälfte und Stator wirken. Die Antriebsmomente Stößen verbleibt. Als wesentlicher Vorteil ist noch
auf der einen Rotorhälfte und die Hemm- bzw. Stör- zu erwähnen, daß dieses System von selbst anläuft,
momente auf der anderen Rotorhälfte bewirken Tor- ίο wenn in der elektronischen Schaltung ein KC-GUed
sionsschwingungen zwischen diesen beiden Rotor- vorgesehen ist.
hälften (deutsche Patentschrift 1149 447). Die beiden Rotorhälften können entweder über
hälften (deutsche Patentschrift 1149 447). Die beiden Rotorhälften können entweder über
Dieser bekannte Drehschwingmotor ist mit erheb- eine Spiralfeder oder über eine Wendelfeder mit-
lichen Nachteilen behaftet. Von der technischen einander verbunden sein. Hierdurch sind die Schwin
Seite aus ist es außerordentlich schwierig, den Tor- i5 rigkeiten bei der Befestigung der Feder und ihre
sionsstab in beiden Rotorhälften einwandfrei zu be- ungünstigen Einflüsse auf die Zeithaltung des Sy-
festigen. Eine einwandfreie Befestigung ist wegen der stems umgangen. Bei dem so gestalteten System ist
geforderten Zeithaltung unbedingt erforderlich. Die es somit möglich, Rotorwellen zu verwenden, die sich
Zeithaltung ist auch in starkem Maße von der Tem- nicht durchbiegen können, so daß der Motor in allen
peratur abhängig, infolge der Veränderung der ma- a° Lagen betrieben werden kann.
gnetischen Eigenschaften der Rotoren mit der Tem- Durch die Versetzung um den Winkel α wird auch
peratur. Weiterhin ist eine starke Empfindlichkeit erreicht, daß der Motor stets nur in einer Drehrich,-
gegen Lageänderungen festzustellen, was bedingt ist tung läuft. Die weiteren Vorteile des>
Systems werden
durch die Durchbiegung der außerordentlich dünnen an Hand der Zeichnungen erläutert.
Torsionswelle. Infolge der dünnen Torsionswelle und «5 Fig. Γ zeigt ein. System mit zwei übereinander
der relativ großen Massen der beiden Rotorhälften angeordneten Rotorhälften in der Seitenansicht;
ist das System außerordentlich empfindlich gegen F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung in Draufsicht;
Rütteleinflüsse und Stöße. Ein weiterer Nachteil ist Fig. 3 und 4 zeigen ein weiteres System mit in
darin zu sehen, daß die beiden Statoren sehr genau der gleichen Ebene rotierenden Magnetpolen;
zu den Rotorhälften justiert werden müssen. Die Mo- 3° Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf das System nach
toren haben außerdem die Eigenschaft, bei gleich- F i g. 3 und 4;
bleibender Resonanzfrequenz in verschiedenen har- Fig. $ stellt das System nach Fig. 3 bis 5 in per-
monischen Drehzahlen laufen zu können. Zudem ist spektivischer Ansicht dar;
ein Selbstanlauf des Systems infolge der magnet!- Fig. 7 zeigt eine.weitere Variante in der Anord-
schen Haltekräfte nicht zu erreichen. 35 nung der Magnetpole und der Spulen;
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ver- Fig. 8 stellt ein System mit nur einer Antriebs-
meidung dieser Nachteile. spule dar, während ...
Bei einem drehzahlkonstanten Motor als Frequenz- F i g. 9 dieses System in der Draufsicht· zeigt,
normal der eingangs genannten Art wird erfindungs- Nach F i g. 1 besteht der Motor aus zwei Rotorgemäß vorgeschlagen, daß die Spulen Luftspulen sind 4° hälften 4 und 9. Die Welle 10 der Rotorhälfte 9 ist. und auf beide Rotorhälften gleichzeitig periodische, gelagert im gestellfesten Lager 13 und im-Lager 15 durch die Induktionsspannung in den Steuerspulen der Welle 11 der Rotorhälfte 4,- die ihrerseits noch gesteuerte und über eine elektronische Schaltung gelagert ist im gestellfesten Lager 14. Beide Rotorverstärkte Stromimpulse der Antriebsspulen wirken, hälften sind elastisch miteinander verbunden über wobei beim Auftreten der Impulse, wenn in den 45 die Spiralfeder 6, die mit ihrem inneren Ende bei 8 Steuerspulen eine Spannung induziert wird, die Ma- mit der Welle 10 und an ihrem äußeren Ende bei 7 gnetpole einer Rotorhälfte über den mit ihnen zu- mit der Rotorhälfte 4 verbunden ist.
samrnenwirkenden Antriebsspulen, die Magnetpole Die Rotorhälfte 4 trägt Permanentmagnete 5, die der anderen Rotorhälfte dagegen unter dem Winkel α sich über Luftspulen 1 und 2 drehen. Hierbei ist die zu den mit ihnen zusammenwirkenden Stromspulen 5° Spule 1 die Steuerspule und die Spule 2 eine Anstehen, triebsspule. Beide Spulen 1 und 2 sind über eine
normal der eingangs genannten Art wird erfindungs- Nach F i g. 1 besteht der Motor aus zwei Rotorgemäß vorgeschlagen, daß die Spulen Luftspulen sind 4° hälften 4 und 9. Die Welle 10 der Rotorhälfte 9 ist. und auf beide Rotorhälften gleichzeitig periodische, gelagert im gestellfesten Lager 13 und im-Lager 15 durch die Induktionsspannung in den Steuerspulen der Welle 11 der Rotorhälfte 4,- die ihrerseits noch gesteuerte und über eine elektronische Schaltung gelagert ist im gestellfesten Lager 14. Beide Rotorverstärkte Stromimpulse der Antriebsspulen wirken, hälften sind elastisch miteinander verbunden über wobei beim Auftreten der Impulse, wenn in den 45 die Spiralfeder 6, die mit ihrem inneren Ende bei 8 Steuerspulen eine Spannung induziert wird, die Ma- mit der Welle 10 und an ihrem äußeren Ende bei 7 gnetpole einer Rotorhälfte über den mit ihnen zu- mit der Rotorhälfte 4 verbunden ist.
samrnenwirkenden Antriebsspulen, die Magnetpole Die Rotorhälfte 4 trägt Permanentmagnete 5, die der anderen Rotorhälfte dagegen unter dem Winkel α sich über Luftspulen 1 und 2 drehen. Hierbei ist die zu den mit ihnen zusammenwirkenden Stromspulen 5° Spule 1 die Steuerspule und die Spule 2 eine Anstehen, triebsspule. Beide Spulen 1 und 2 sind über eine
In einer Ausführungsform ist die Anordnung so elektronische Schaltung miteinander verbunden. Bei
getroffen, daß beim Auftreten der Impulse die Ma- der Drehung des Rotors werden durch die Magnete 5
gnetpole der einen Rotorhälfte über den Steuer- in der Spule 1 Spannungen induziert, die einen
spulen und relativ unter dem Winkel α zu den An- 55 Stromfluß in den Spulen 2 und 3 bewirken. Die Antriebsspulen
und die Magnetpole der anderen Rotor- triebsspulen 3 arbeiten hierbei mit den Permanenthälfte
gleichzeitig über den Antriebsspulen stehen. magneten 24 der Rotorhälfte 9 zusammen. Da beim
In einer anderen Ausführungsform stehen die Ma- Stromfluß durch die Spulen 2 und 3 die Permanent-
gnetpole der einen Rotorhälfte beim Auftreten der magnete 24 um den Winkelweg « von den Spulen 3
Impulse über den Steuerspulen, und relativ unter 6o entfernt sind, wird auf die Rotorhälfte 9 ein Stör-
dem Winkel α zu den Antriebsspulen, und die Ma- moment ausgeübt, die das aus den Massen 4 und 9
gnetpole der anderen Rotorhälfte stehen gleichzeitig und der Rückstellkraft 6 bestehende System in Dreh-
über den Antriebsspulen. schwingungen versetzt. Während also beim Strom-
Durch die Stromimpulse, die durch die Steuerspule fluß die Spulen 3 ein Störmoment bewirken, erzeugt
über die elektronische Schaltung bewirkt werden, 65 der gleichzeitig auftretende Strom durch die Spulen 2
wird die eine Rotorhälfte angetrieben, während die ein Antriebsmoment auf die Rotorhälfte 4.
gleichen Stromimpulse in der anderen Rotorhälfte Die gleiche Wirkung wird auch erzeugt bei der
Störmomente bewirken, die die Drehschwingung Anordnung nach Fig. 7, bei der die Erregerspule 1
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von den Permanentmagneten 5 und die Strom- nentmagneten einer Rotorhälfte zusammen. Die Maspulen
3 von den Permanentmagneten 24 gleichzeitig gnetpole 22 bzw. 23 der Rotorhälften 4" bzw. 9"
Überschwüngen werden, so daß der Stromimpuls sind um den Winkelbetrag« gegeneinander versetzt,
durch die Spulen 3 nunmehr die Rotorhälfte 9 an- Die beiden Spulen 1 und 21 stehen einander gegentreibt,
während die Antriebsspule 2', die gleichzeitig 5 über, was der Anordnung nach F i g. 2 und 5 entvom
Strom durchflossen wird, um die Winkel- spricht. Die Spule 21 kann jedoch auch um den
stellung α von den Permanentmagneten 5 angeordnet Winkelbetrag α aus dieser Lage gedreht sein, und
ist. In diesem Fall wirkt also das Störmoment auf nimmt dann die Lage 21' ein, wobei dann die Wirdie
Rotorhälfte 4, die gleichzeitig die Induktions- kungsweise derjenigen nach Fig. 7 entspricht. Bespannung
erzeugt, während an der Rotorhälfte 9 das io sonders vorteilhaft ist die getroffene Lageranordnung,
Antriebsmoment wirkt. wobei die Welle 25, die im Lager 13 und 14 gelagert
In den F i g. 3 bis 6 ist eine besonders raum- ist, mit der Wendelfeder 6' in ihrer Mitte, also an
sparende Anordnung gezeigt. Hierbei sind die beiden ihrem Schwingungsknoten verbunden ist. Die Ver-
Rotorhälften 4' und 9' ineinandergeschachtelt, d. h. bindung zwischen Welle 25 und Wendelfeder 6' er-
die Spulen 1, 2 und 3 sowie die Permanentmagnete 5 15 folgt über die Scheibe 18. Die Abstimmung des
und 24 sind auf der gleichen Ebene angeordnet. Drehschwingsystems auf seine Sollfrequenz erfolgt
Beide Rotorhälften 4' und 9' sind über eine Wendel- hierbei über den Rückerzeiger 20, der auf der Buchse
feder 6' miteinander elastisch verbunden. Die jewei- 19 drehbar gelagert ist und durch den die aktive
ligen Ansteckpunkte der Wendelfeder 6' befinden Länge der Spiralfeder 6' verändert werden kann. Die
sich bei 8' und 7'. Die Welle 10, auf der sich das 20 Anordnung nach Fig. 8 hat den großen Vorteil, daß
Abtriebsritzel 11 befindet, ist starr mit der Rotor- die Abstimmung auf die Sollfrequenz während des
hälfte 9' verbunden. Wie die F i g. 3 zeigt, ist die Stillstandes des Drehschwingsystems erfolgen kann.
Welle 10 einmal im gestellfesten Lager 13 und zum Die Welle 25 wird hierbei über das Ritzel 11 fest-
zweiten im. Lager 16 der Rotorhälfte 4' gelagert. Die gehalten und die Rotorhälfte 4" in Schwingungen
Lage des Lagers 16 ist seinerseits bestimmt durch 25 versetzt, die sich dann selbst unterhalten. Bei diesen
den gestellfesten Zapfen 12. Dieses Lager 16 befindet Schwingungen im Stand kann dann der Rückerzeiger
sich vorzugsweise im Massenmittelpunkt der Rotor- 20 verstellt werden, bis die gewünschte Sollfrequenz
hälfte 4'. Eine andere Lageranordnung ist in F i g. 4 erhalten ist.
gezeigt, wobei die mit der Rotorhälfte 9' verbundene Als wesentlich ist noch zu erwähnen, daß die BeWelle
10 einmal im gestellfesten Lager 13 und im 30 festigung der Feder 6 bzw. 6' an den Befestigungsgestellfesten
Lager 14 gelagert ist. Die Rotorhälfte 4' stellen 7 bzw. T und 8 bzw. 8' spannungsfrei erfolgt,
ist ihrerseits über das Lager 17 auf der Welle 10 ge- was beispielsweise durch Kleben vorgenommen werlagert.
den kann. Die Feder 6 bzw. 6' behält somit auch
Bei der Anordnung nach Fig. 3 bis 6 übernimmt nach der Befestigung ihre natürliche Kurve bei, was
einmal die Rotorhälfte 4' die Steuerung und den An- 35 sehr wesentlich für die Zeithaltung ist.
trieb, während auf die Rotorhälfte 9' das Störmoment Die Versuche mit den dargestellten Systemen hawirkt, während bei einer Drehung um 90° Steuerung ben gezeigt, daß diese ausschließlich nur in ihrer und Antrieb durch die Rotorhälfte 9' bewirkt wer- Sollfrequenz und Solldrehzahl arbeiten. Ein Betrieb den, während das Störmoment auf die Rotorhälfte 4' in harmonischen Drehzahlen ist ausgeschlossen, was wirkt. Es ist natürlich auch möglich, daß die Spulen- 4° bedingt sein dürfte durch die relativ geringe Eigenanordnung entsprechend der F i g. 7 getroffen ist. Die frequenz des Systems und die großen Pol- bzw. Spu-Anordnung nach Fig. 3 bis 6 hat neben der ge- lenabstände.
trieb, während auf die Rotorhälfte 9' das Störmoment Die Versuche mit den dargestellten Systemen hawirkt, während bei einer Drehung um 90° Steuerung ben gezeigt, daß diese ausschließlich nur in ihrer und Antrieb durch die Rotorhälfte 9' bewirkt wer- Sollfrequenz und Solldrehzahl arbeiten. Ein Betrieb den, während das Störmoment auf die Rotorhälfte 4' in harmonischen Drehzahlen ist ausgeschlossen, was wirkt. Es ist natürlich auch möglich, daß die Spulen- 4° bedingt sein dürfte durch die relativ geringe Eigenanordnung entsprechend der F i g. 7 getroffen ist. Die frequenz des Systems und die großen Pol- bzw. Spu-Anordnung nach Fig. 3 bis 6 hat neben der ge- lenabstände.
ringen Bauhöhe den großen Vorteil, daß ein relativ Einen einwandfreien Selbstanlauf in nur einer
großes Antriebsmoment abgegeben wird. Drehrichtung erhält man, wenn man bei der elektro-
Eine weitere bevorzugte Anordnung ist in F i g. 8 45 nischen Schaltung ein ÄC-Glied vorsieht, wobei dann
und 9 dargestellt. Bei dieser Anordnung wird nur die elektronische Schaltung beim Stillstand des Ro-
eine einzige Antriebsspule 21 verwendet, die mit bei- torsystems in einer Eigenfrequenz schwingt, die
den Rotorhälften 4" und 9" zusammenarbeitet. Die etwas unterhalb der Eigenfrequenz der mechanischen
■Steuerspule 1 arbeitet dagegen nur mit den Perma- Schwingungen liegt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
1. Drehzahlkonstanter Motor als Frequenznormal eines zeithaltenden elektrischen Geräts,
welcher zwei gegeneinander verdrehbare Rotorhälften mit Magnetpolen aufweist, die über ein
elastisches Glied miteinander verbunden sind, wobei der Antrieb über Stromimpulse erfolgt und
mindestens eine Rotorhälfte mit Steuerspulen einer elektronischen Schaltung zusammenarbeitet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen^, 2, 2', 3,-21, 2Γ) Luftspulen sind und auf
beide Rotorhälften (4, 4', 4", 9, 9', 9") gleichzeitig periodische, durch die Induktionsspannung
in den Steuerspulen (1) gesteuerte und über eine elektronische Schaltung verstärkte Stromimpulse
der Antriebssp.ülert.(2, 2', 3, 21, 21') wirken, wobei beim Auftreten der Impulse, wenn in den
Steuerspulen eine Spannung induziert wird, die Magnetpole einer Rotorhälfte über den mit ihnen
zusammenwirkenden Antriebsspulen, die Magnetpole der anderen Rotorhälfte dagegen unter dem
Winkel α zu den mit ihnen zusammenarbeitenden Antriebsspulen stehen.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten der Impulse die
Magnetpole der einen Rotorhälfte gleichzeitig über den Steuer- und Antriebsspulen (1, 2,
21) und die Magnetpole der anderen Rotorhälfte relativ zu den Antriebsspulen (3, 21) unter dem
Winkel« stehen.
3. Motor: nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten der Impulse die
Magnetpole der einen Rotorhälfte über den Steuerspulen (1) und relativ unter dem Winkel
<x zu den Antriebsspulen (2', 21') und die Magnetpole der anderen Rotorhälfte gleichzeitig über
den Antriebsspulen (3, 21') stehen.
4. Motor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (5, 24) gleichmäßig
am Umfang verteilt und die Spulen (3) unter dem Winkel α versetzt zu den Polen (24) der Rotorhälfte
(9, 9') angeordnet sind, wenn bei entspanntem elastischem Glied (6, 6') die Pole der Rotorhälfte
(4, 4') über den Spulen (1, 2) stehen.
5. Motor nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (5, 24) gleichmäßig
am Umfang verteilt sind und die Spule (2') um den Winkel α versetzt zu den Polen (5) der Rotorhälfte
(4, 4') angeordnet ist, wenn bei entspanntem elastischem Glied (6, 6') die Pole (5) über
den Steuerspulen (1) und die Pole (24) der anderen Rotorhälfte (9, 9') gleichzeitig über den
Spulen (3) stehen.
6. Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichmäßig am Umfang
verteilten Pole (23) des Rotors (9") gegenüber den gleichmäßig am Umfang verteilten Polen (22)
des Rotors (4") um den Winkel α versetzt sind.
7. Motor nach Anspruch 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (1) und die
für beide Rotoren (4", 9") gemeinsame Antriebsspule (21) einander gegenüber angeordnet sind.
8. Motor nach Anspruch 1, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die für beide Rotoren (4",
9") gemeinsame Antriebsspule (21') gegenüber der Erregerspule (1) um den Winkel α versetzt
ist.
9. Motor nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rotorhälften (4, 9)
übereinander angeordnet und über eine Spiralfeder (6) miteinander elastisch verbunden sind,
wobei das eine Ende der Rotorwelle (10) der Rotorhälfte (9) in der Welle (11) der Rotorhälfte
(4) gelagert ist und die Spulen (1, 2) mit dem Rotor (4) und die Spulen (3) mit dem Rotor (9)
zusammenarbeiten.
10. Motor nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (5, 24) der Rotorhälften
(4', 9') in einer Ebene angeordnet und mit den in gleicher Höhe angeordneten Spulen
(1, 2, 3) zusammenwirken.
11. Motor nach Anspruch 6, 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rotorhälften
(4, 4', 4", 9, 9', 9") über eine Wendelfeder (6') miteinander elastisch verbunden sind.
12. Motor nach Anspruch 6, 7, 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) der
Rotorhälfte (9, 9', 9") in einem gestellfesten Lager (13) und einem Lager (16) der anderen Rotorhälfte
(4, 4', 4") gelagert ist, dessen Lage seinerseits durch einen gestellfesten Zapfen (12)
bestimmt ist.
13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (16) im Massenmittelpunkt
der Rotorhälfte (4, 4', 4") angeordnet ist.
14. Motor nach Anspruch 6, 7, 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) der
Rotorhälfte (9, 9', 9") in gestellfesten Lagern (13, 14) gelagert und die Rotorhälfte (4, 4', 4") auf
dieser Welle (10) gelagert ist.
15. Motor nach Anspruch 6, 7, 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelfeder (6')
in ihrer Mitte über eine Scheibe (18) mit der Welle (25) verbunden ist, auf der die Rotorhälften
(4, 4', 4", 9, 9', 9") gelagert sind.;
16. Motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Buchse (19) der. Scheibe
(18) ein die aktive Länge der Feder (6') veränderbarer Regulierzeiger (20) angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DEK0061341 | 1967-02-03 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |