DE1763335A1

DE1763335A1 - Dynamotor oder Steuerempfaenger

Info

Publication number: DE1763335A1
Application number: DE19681763335
Authority: DE
Inventors: Fiore William Vitor
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1967-05-22
Filing date: 1968-05-08
Publication date: 1972-01-05
Also published as: GB1169504A; DE1763335B2; FR1565254A; JPS5214407B1; US3389277A

Description

Patentanwalt

Karl-A. Brose

«ß2.Müncher?-Pulläc!v 1763335

vln/Ko/Fo München-Pullach, 6. Mai 1968

4115-A

THE BENDIX CORPORATION, Fisher Building, Detroit, Michigan» USA

Dynamotor oder Steuerempfänger

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit relativ zueinander drehbaren Teilen und insbesondere eine solche Vorrichtung mit Mitteln zur Dämpfung von Schwingungen eines Rotors und damit auch von Schwingungen der Ausgangswelle eines Steuerdämpfers, eines Steuerdynamotors oder dergleichen.

Bei synchronen lernmeßsystemen wurde z.B. noch kein vollständig zufriedenstellender Weg gefunden das Problem des Öberschwingens und somit das Schwingen des beweglichen Teiles oder Rotors in der Steuerempfängereinheit zu beseitigen, was besonders dann zutrifft, wenn dieser plötzlich von einem Sender bewegt wird. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen» bei der die Steuerung der Bewegungen des Rotors relativ zum Stator verbessert ist.

Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung eine neuartige Verbindung eines Rotorelements mit einem Statorelement zu schaffen und die Schwingungen eines dieser beiden Elemente relativ zum anderen zu dämpfen. ■

weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei der Bewegungen des Rotors in einer neuartigen Weise gedämpft werden·."

Ein Ziel der Erfindung ist auch darin zu sehen, eine Vorrichtung zu schaffen, welche Schwingungen des Rotors relativ zu einem

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Statorelement, welches mit ersterem induktiv gekoppelt ist, dämpft.

Die Erfindung hat sich auch zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung zur Dämpfung des Rotors zu schaffen, die die normale Funktionsweise in keiner Weise beeinträchtigt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung; in dieser zeigen:

Fig. 1 das Ausführungsbeispiel in Seitenansicht teilweise geschnitten; und

Mg. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Pig. 1.

Die Erfindung wird an einem Dynamotor oder Drehmelder erläutert. Der Stator S weist in einem zylindrischen Gehäuse einen ringförmig geschichteten Kern 5 und eine Wicklung 6 bekannter Art auf, z.B· eine abgesetzte Dreiphasenwicklung in Sternschaltung.-: Diese Anordnung liegt in dem Gehäuse an der Schulter 8 mit einem Ende des Kernts $.an und am anderen Ende_an einem Spaltring 9 an ©iner Abstandshülse 10. Der geschichtete Kern 5 besteht aus einem äusseren kreisförmigen Eingabschnitt 11 und einer Vielzahl von radial nach innen stehenden Polen 12, die die sich axial erstreckenden Kanäle 14 für die Aufnahme der Wicklung 6 formen. Die Pole 12 enden an ihrem inneren Ende in kreisförmig vergrößerten Polsohuhen 15 und bilden enge Schlitze 16, die mit den Kanälen 14 in Verbindung stehen. Die Statoranordnung 1st imprägniert und die Endwindungen der Wicklung 6 sind mit einer geeigneten, elektrisch nicht leitenden, nicht magnetischen Masse 17 umhüllt wit z*B, mit Epoxyharz, welches mit Aluminiumoxyd angereichert lsi;. Die Masse ist eingegossen und füllt die Schlit-

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ze 16 in der Weise aus, dass eine relativ glatte und gleichmassige zylindrische Fläche 18 in der Statoranordnung zwischen
den Enden des Kernes 5 entsteht. Die inneren Enden der Schlitze
16können durch ein Blatt 19 aus isolierendem Material überbrückt werden, um die Windungen der Wicklung 6 im Kanal 14 zu
halten. . :

Die Rotoranordnung R weist zunächst eine Vie lie 20 auf, die dreh- j

bar in Kugellagern 21 und 22, welche in den Wandenden 23 und 24 j

des Gehäuses 7 montiert sind, gelagert ist. Ein geschichtetes |

Polstück 25 ist auf der Welle 20 montiert, dreht sich mit die- j

ser und weist einen Nabenabschnitt 26 und zwei einander diametral :

: auf

gegenüberliegende Pole 27/, deren äussere kreisförmige Flächen

einen Radius haben, der etwas kleiner als der Radius des Loches
18 ist. Eine Spule 28 ist auf das Polteil 25 gewickelt und von
einer isolierenden Masse 29 in der Weise eingeschlossen, dass i die Spule, das Polteil und die Masse einen zylindrischen Ab- { schnitt bilden der einen Durchmesser gleich dem maximalen Durohmesser des Polteils 25 hat. Der ringförmige.Spielraum zwischen ί der äusseren zylindrischen Fläche 30 des Rotors und der inneren
zylindrischen Fläche 18 des Stators hat eine relativ einheit- i liehe radiale Weite in der Grössenordnung von ein paar tausendstel cm; die genaue Grosse hängt etwa von dem Durchmesser des j Rotors ab. Bei einer praktischen Ausführungsform nach der Er- | findung war der maximale Rotordurchmesser ungefähr 1,46 cm, der \ ringförmige Luftspalt war dabei in der Grössenordnung von 0,075 - ! 0,09 mm. . |

Bei Drehmeldern dieser Art, besonders wenn sie als Empfänger
oder Verstärker in einem synchronen Fernmeßsystem verwendet

,; werden, ist es wünschenswert und sehr oft wesentlich im Interesse
der Genauigkeit, dass Maßnahmen getroffen werden, die Bewegungen

: des Rotors zu dämpf en oder »das Überschwingen des Rotors zu reduzieren bzw. zu beseitigen, um unerwünschtes Schwingen des

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BAD ORfGiNAL

Rotors auf diese Weise zu verhindern. Die neuartige Vorrichtung und daß Verfahren, um eine Dämpfung im Sinne der Erfindung zu erzielen besteht darin, dass man den ringförmigen Spielraum zwischen der Fläche 18 und 30 mit einer Silikon- oder ähnlichen Flüssigkeit 30 ausfüllt, die dazu geeignet ist, die Flächen anzufeuchten und die eine genügend grosse Viskosität und Oberflächenspannung bei den Betriebstemperaturen hat, um in dem ringförmigen Spielraum zu verbleiben und um die erforderliche Dämpfungswirkung zu erzielen. Bs wurde festgestellt, dass mit einer Silikonflüssigkeit, die eine Viskosität in der Grössenordnung von ein paar 1000 Centistokes hat, z.B. 2000 bis 5000 Centistokes, hervorragende Ergebnisse in einem weiten Temperaturbereich bei einem Steuerempfänger oder einer G-rösse, wie sie oben beschrieben wurde, erzielt werden. Bei einer erfolgreichen weiteren Ausführung nach der Erfindung wurde eine Mischung, die aus zwei Teilen einer Silikonflüssigkeit mit einer Viskosität von 1000 Oentistokes und einer Viskosität von,18

Besonders

Oentistokes bestand, verwendet. Silikonflüssigkeit wurde/als geeignet gefunden, wenn die gewünschte oder annehmbare Winkelgeschwindigkeit des Rotors vergleichsweise gleich oder kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigkeit ist, die im wesentlichen bei jeder gegebenen Temperatur konstant bleibt. Wenn die Geschwindigkeit des Rotors gleich oder kleiner als die Strömungsgeschwindigkeit der dämpfenden Silikonflüssigkeit ist und daher, wenn keine nennenswerte Dämpfung erforderlich oder gewünscht wird, die Flüssigkeit einer solchen Bewegung nur wenig Widerstand entgegensetzt, wird die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung beim Betrieb nicht beeinträchtigt. Wenn ausgedehnte und plötzlichere Bewegungen des Rotors auf andere Weise auftreten sollten, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die die Strömungsgeschwindigkeit der Silikonflüssigkeit überschreitet, so wurde festgestellt, dass die Flüssigkeit eine wesentliche und kritische Dämpfung verursacht, was bis jetzt unerreichbar

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BAD ORIGiNAi

war. Es ist theoretisch festgestellt, dass, wenn die relative Geschwindigkeit des Rotors zum Stator die Strömungsgeschwindigkeit der dämpfenden Silikonflüssigkeit übersteigt, die letztere einen so wesentlichen Widerstand "bietet, der das Erreichen von höheren Geschwindigkeiten und Trägheitsmomenten verhindert, und zwar ungeachtet der angelegten Kraft. Wenn die "bewegende Kraft abgenommen wurde, hörte die Bewegung des Rotors sofort auf, was an der sogenannten kritischen Dämpfung lag.

Die dämpfende Flüssigkeit in dem Spielraum hat den weiteren Vorteil, dass sie plötzliche Schwingungen von kleiner Amplitude dämpft oder verhindert. Bei einem Drehmelder kann z.B. eine 400 Hz Wechselspannungs-Erregerquelle eine Vibration oder eine Schwingung des Rotors erzeugen und diese Schwingung wird durch TJmsymmetrien in der Konstruktion, wie z.B. Exzentrizität des Rotors und der Statorbohrung verstärkt. Ebenso ergibt sich bei Dynamotoren und ähnlichen elektromagnetischen Vorrichtungen ein Magnetostriktions-Effekt, der sich aufgrund von Änderungen in der physikalischen Dimensionierung der Lagen des Rotors und Stators ergibt, wodurch Rotations-Vibrationen verursacht werden. Diese Vibration- und Schwingungseffekte werden durch die Silikonflüssigkeit zwischen dem Rotor und dem Stator wirkungsvoll gedämpft.

Es wird nur eine kleine Menge der Silikonfiüssigkeit benötigt um den Spielraum bei einem kleinen Instrument im wesentlichen auszufüllen. Die Flüssigkeit kann auf die Flächen 18 und 30 vor dem Zusammenbau des Rotors mit dem Stator auf diese aufgetragen werden, aber es ist besser eine abgemessene Menge der Flüssigkeit in den Spielraum vermittels einer Spritze oder ähnlichem einzufüllen, nachdem der Rotor in den Stator eingebraoht wurde. Es ist dabei wünschenswert, den Rotor während des Einfüllens der Flüssigkeit langsam zu drehen.

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Es wurde überraschend festgestellt, dass die Silikonflüssigkeit 31, die den Spielraum ausfüllt, in diesem Spalt unter verschiedenen Betriebsbedingungen bleibt, trotz der Tatsache, dass der Spalt an jedem Ende offenbleibt und sogar unabhängig¹ von der lage, in der die Vorrichtung montiert ist. Es ist be-. kannt, dass die Fähigkeit der Flüssigkeit an einer Stelle über einen weiten Temperaturbereich zu verbleiben eine zusätzliche Fähigkeit als wesentliches Merkmal der Silikonflüssigkeit ist und dass die Silikonflüssigkeit ausserdem die Flächen 18 und befeuchtet und zwischen diesen gehalten wird und dass die Oberflächenenergie der Silikonflüssigkeit an den offenen Enden des Luftspaltschlitzes dazu beiträgt. Um das Zurückhalten der Flüssigkeit 31 in dem Spalt weiterhin zu sichern, sind die Flächen des Stators S und des Rotors R nahe an den Enden des Spaltes so ausgestaltet, dass die Fläche 18 und 30 weitergeführt ist und dass diese Weiterführungen, auf denen das Silikon kriechen könnte, mit einem dünnen, eine Barriere bildenden Film oder einem Überzug 32 überzogen sind, der eine kritische Oberflächenspannung für ein Befeuchten hat, die grosser ist als die Oberflächenspannung für das Befeuchten mit der dämpfenden Flüssigkeit 31. Chemische Fluorverbindungen mit niedriger Oberflächenenergie wie fluorisierte Polymere 2- (N-propylperfluoroctan sulfamid) ethylaorylate und 1H, IH-Pentadecafluoroctylmethaorylate haben eine kritische Oberflächenspannung zum Benetzen von 11,1 und 10,6 Dyn/cm und sie wurden für diesen Zweck als zufriedenstellend gefunden.

Um die Erfindung weiter auszuführen, so wurde Silikonflüssigkeit sehr erfolgreich bei kleinen Dynamotoren aus den bereits oben erwähnten Gründen erprobt und es wurde festgestellt, dass . diese eine niedrige Verdampfungsgeschwindigkeit, eine relativ konstante Strömungsgeschwindigkeit und eine relativ konstante Viskosität über einen weiten Temperaturbereich hat. Zusätzlich ist diese Flüssigkeit chemisch relativ neutral und reagiert

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nicht mit den sie umsebenden Stoffen, wie Metall und anderem Material. .

Alle beschriebenen und dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Patentansprüche

M7) Synchro oder Drehmelder mit einem Rotor der sich in einem Stator drehen lässt und induktiv mit diesem gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Stator (s) eine glatte zylindrische innere Fläche (18) hat und der Rotor (R) eine glatte zylindrische Umfangsflache (30) hat, dass die Flächen konzentrisch einen ringförmigen Spielraum von im we-, sentlichen gleicher radialer Dicke (a) zwischen sich bilden, dass eine viskose Flüssigkeit (31) den Spielraum ausfüllt, um die Bewegungen des Rotors (R) relativ zum Stator (S) zu dämpfen und dass die ringförmigen Enden des Spielraumes zur äusseren umgebenden Atmosphäre hin offen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die viskose Flüssigkeit (31) eine Silikonflüssigkeit ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die viskose Flüssigkeit (31) geeignet ist, die Flächen (18,30) zu benetzen und dass diese viskose Flüssigkeit (31) in dem Spielraum durch Oberflächenspannung zurückgehalten wird,
4β Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonflüssigkeit eine Viskosität in der Grössenordnung von 2000 bis 5000 Centistoke hat.
5· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonflüssigkeit eine Strömungsgeschwindigkeit hat, die genausogross wie die gewünschte Winkelgeschwindigkeit des Rotors (R) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf "die Flächen (18,30) des Stators und Rotors nahe den ring-

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förmigen Ender des Spielraumes ein. Überzug (32) vorgesehen ist, der von der viskosen Flüssigkeit (31) wenig "benetzt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (S) eine Anzahl von ringförmigen Schichten (5)ι die nach innen ragen, aufweist, dass der Stator (S) vom Umfang abstehende Pole (12) mit kreisförmigen inneren !lachen hat, dass auf diese Pole Wicklungen (6) angebracht sind, die teilweise die Zwischenräume zwischen den Polen (12) füllen, dass eine Isolierung (17) die Zwischenräume nahe an der inneren Peripherie der Schichten (5) ausfüllt und.dass mit der inneren kreisförmigen Fläche der Pole (12) eine glatte zylindrische innere Fläche (18) gebildet wird/
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (R) aus einer Anzahl von Schichten (25) besteht, die diametral voneinander abstehende Pole (27) mit äusseren kreisförmigen Flächen bilden, und eine Wicklung (28) auf der Rotorschichtung (25) ist und dass Isolation (29) in, die Zwischenräume zwischen den Rotorpolen (27) gegeben ist, um mit denäusseren kreisförmigen Flächen der Pole (27) die glatte zylindrische TJmfangsfläohe (30) zu bilden.

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