DE1938740A1

DE1938740A1 - Verfahren und Einrichtung zur Beseitigung des Buerstenfeuers an Gleichstrommotoren

Info

Publication number: DE1938740A1
Application number: DE19691938740
Authority: DE
Inventors: Sadakimi Ohyama
Original assignee: Shiba Electric Co Ltd
Current assignee: Shiba Electric Co Ltd
Priority date: 1969-02-17
Filing date: 1969-07-30
Publication date: 1970-08-27
Also published as: US3631529A; NL6918226A; FR2030894A5; CH498509A

Description

1938740 Patentanwalt DipL-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84 62

B 4290

SHIBA ELECTRIC CO., LTD. - Hibiya-Kaikan Bldg, 1-6, 2-chome, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo / Jap a η - - - ■ · · ·

Verfahren und Einrichtung zur Beseitigung des Bürstenfeuers an Gleichstrommotoren

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Beseitigung des Bürstenfeuers an Gleichstrommotoren.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schaltung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Das Auftreten von Bürstenfeuer aufgrund ungenauer Kommutierung ist insbesondere bei der Verwendung von Gleichstrommotoren in

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Magnettongeräten von großem Nachteil. Bei bekannten Magnettongeräten, die zur Auf nähme oder Wiedergabe von Video-Signalen dienen, die über einen weiten Frequenzbereich verteilt sind, wird als Antrieb im allgemeinen ein Wechselstrommotor verwendet, da aufgrund des. bisher nicht zu vermeidenden Bürstenfeuere der Gleichstrommotoren das Auftreten eines entsprechend schwachen, aber merkbaren Signals auf dem Magnetband in Form eines pulsierenden Geräusches nicht zu vermeiden ist. Unter der Voraussetzung, daß sich das Bürstenfeuer bei Gleichstrommotoren ausschalten läßt, besitzen sie jedoch eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu Wechselstrommotoren. Diese Vorteile bestehen darin, daß

1. ein höheres Einschaltdrehmoment als bei Wechselstrommotoren erzielbar ist,

2. sich im Vergleich zum Wechselstrommotor eine wesentlich einf achere Kleinstbauweise erzielen läßt und

3. sich bei tragbaren oder sonstwie bewegbaren Geräten eine Gleichstrombatterie als Spanramgsquelle anbietet.

Bürstenfeuer tritt bekanntlich dann auf, wenn während der Kommutierung eine Bürste beim tibergang von einer Kommutatorlamelle zur anderen die nächste Lamelle berührt, bzw. von der vorhergehenden abhebt. Dieses Bürstenfeuer verursacht weiterhin eine Erosion sowohl der Bürsten als auch des Kommutators, wodurch das Auftritten von Bürstenfeuer infolge der dadurch erzeugten Rauhigkeit in zunehmendem Maße gefördert wird. Insbesondere bei Magnettongeräten mit hoher Verstärkung erweist sich das Bürstenfeuer als außerordentlich nachteilig, da es Hochfrequenzkomponenten enthält, die eine Ausstrahlung. und elektrostatische oder elektromagnetische Induktion im Kopfteil

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des Magnettongerätes oder den Teilen erzeugt, durch die bei der Wiedergabe der Informationsträger läuft. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits der sogenannte kommutatorlose Gleichstrommotor entwickelt worden. In einem Typ dieser Motoren, dem Thyristormotor, wird anstelle der Bürsten ein umlaufender Detektor verwendet und eine, eine Anzahl Thyristoren enthaltende Schaltung tritt an die Stelle des Kommutators.

Das Drehmoment dieses Motors wird durch Nacheinanderschalten der Thyristoren in Abhängigkeit eines Steuersignale des Detektors erzeugt. Dieser Motor hat jedoch ebenfalls einige Nachteile, nämlich:

1. Es ist schwierig, ein ausreichend! hohes Drehmoment beim Einschalten oder bei niedriger Drehzahl zu erhalten, so daß dadurch das Hochlaufen des Motors bis auf ein® vorgeschriebene, konstante Drehzahl erhebliche Zeit benötigt.

2, Infolge der Verwendung UtB Thyrto^4tehal£kreieee Hü sich dieser Motor nicht einfach

3, Der Stromverbrauch eines totrtigen Motors ist aufgrund des niedrigen Wirkungsgrades ssMesMer als derjenige der Kommutatormotoren.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Beseitigung des bei Kommutatormotoren auftretenden Bürstenfeuers vorzuschlagen und dadurch den Einsatz dieser Motoren in Magnettongeräten mit hoher Verstärkung zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Speisestrom für den Gleichstrommotor synchron mit der Kommutierung im Kommutierungsintervall unterbrochen wird.

Zweckmäßigerweise wird der Speisestrom durch einen Zerhacker unterbrochen, der durch ein Impulssignal von einer Frequenz gleich dem Produkt aus Motordrehzahl und Kommutatorlamellenanzahl gesteuert wird.

Das Impulssignal wird vorteilhaft durch Detektoren, insbesondere durch Abgriff an einem mit Motordrehzahl laufenden Teil erzeugt.

Die Schaltung zur Ausführung des Verfahrene ist dadurch gekennzeichnet, daß an mit Motordrehzahl rotierenden Teilen Detektoren angeordnet sind, die zur Erzeugung eines Impulshilfssignales bzw. eines Impulssteuersignales dienen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteraneprüchen.

Das Auftreten des Bürstenfeuers steht in enger Beziehung mit der jeweiligen Breite der Bürsten und der Kommutatorlamellen, sowie der Anzahl der Kommutatorlamellen. Wenn z.B. die Breite der Bürste und der Kommutatorlamellen nahezu gleich ist, tritt das Bürstenfeuer an den beiden Enden der Bürste gleichzeitig auf. Wenn dagegen die Breite der Bürste und der Kommutatorlamellen voneinander abweicht, erfolgt das Bürstenfeuer nicht zur gleichen Zeit. In diesem Fall ist

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es erforderlich, zwei Impulssignale aus der Detektorinformation zu erzeugen, um Übereinstimmung mit den jeweiligen Funken an beiden Enden der Bürste zu erzielen.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren und eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens als Beispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig, 1 eine erfindungsgemäße Schaltung, die für ein Magnettongerät Verwendung findet;

Fig. 2 eine Schemaskizze des Kommutators eines Gleichstrommotors und

Fig. 3 typische Spannungs- und Stromimpulsformen in den verschiedenen Schaltelementen der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.

Der im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 geschilderte Gleichstrommotor dient als Antrieb für Tonköpfe. Bürsten b, und b„ sind so symraetrisch zur Rotationsachse angeordnet, daß sie in Kontakt mit den Kommutatorlamellen stehen. Es sind 18 Kommutatorlamellen Cj, C« usw. vorgesehen, die in einem entsprechenden Umfanggabstand auf dem Kommutator angeordnet sind. Aus diesem Grunde ist die Erzeugung von getrennten Steuersignalen entsprechend dem Bürstenfeuer an den Bürsten bj, bg nicht erforderlich, da dieses gleichzeitig auftritt. Das jeweils an den Enden der Btt'-s.-.;;n b- bzw. b« auftretende Bürstenfeuer koinaidiert jedoch nicht, da die Bürstenbreite kleiner ist als die Breite der

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Kommutatorsegmente (vergleiche Fig. 2).Als Ergebnis davon sind getrennte Schaltungen zur Erzeugung der Steuersignale für jedes Bürstenfeuer erforderlich. Im Interesse der Vereinfachung der Beschreibung wird jedoch lediglich eine der Schaltungen in Fig. 1 und Fig, 3 er-' läutert, da sie mit Ausnahme der Phasendifferenz der in den Schaltungen erzeugten Signale völlig äquivalent sind.

Ih Fig. 1 ist mit 1 ein Gleichstrommotor, mit 2 ein Magnetband und mit 3 eine Halteeinrichtung bezeichnet, die koaxial zur Drehachse des Gleichstrommotors angeordnet ist. Auf der Halteeinrichtung 3 sind Magnetköpfe 4a und 4b in Winkelabständen von 180° symmetrisch zur Drehachse angeordnet. Auf der Innenseite der Halteeinrichtung 3 sind Permanentmagnete 5a, 5b befestigt, die in Verbindung mit Detektoren 6a, 6b dazu dienen, HilfsSteuersignale für den Motor abzunehmen. Mit 7 ist eine Schwungscheibe zur Erzielung eines gleichmäßigen Laufes bezeichnet.

Unterhalb der Schwungscheibe 7 ist eine Scheibe 8 befestigt, auf deren Oberfläche ein geometrisches Muster etwa in Form eines Zahnrades eingegraben ist, die jedem Spalt zwischen den Kommutatorlamellen des Gleichstrommotors entsprechen. Gegenüber der Scheibe 8 ist ein Detektor 9 angeordnet, mittels dessen das Steuersignal für die Unterbrechung des Motorspeisestroms aufgenommen wird. Gleichfalls wird mittels des Detektors 9 entsprechend der Umdrehung der Scheibe 8 eine Kapazitätsänderung (Fig. 3 C) zwischen der Scheibe 8 und dem Detektor 9 / iit±.. orgerufen. Bas Ausgangssignal des Detektors 9 wird einem Impulsverstärker 10 zugeführt und nach der Verstärkung einem Multivibrator 11, der dazu dient, die in Fig. 3 A dargestellte Phase des Bürstenfeuers mit der Phase eines Impulssignales in Übereinstimmung zu

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bringen, das zur Unterbrechung des Speisestromes während der kurzen Funkenzeitdauer verwendet wird. Figur 3 B zeigt den Stromverlauf innerhalb dieser Zeitdauer. Die Breite des Rechteckimpulses, die durch den Multivibrator erzeugt wird, läßt sich durch Einstellen eines regelbaren Widerstandes im Multivibrator 11 verändern. Der Rechteckimpuls aus dem Multivibrator 11 wird differenziert und dadurch ein sehr scharfer Impuls an der hinteren Flanke des Rechteckimpulses erzeugt, der als Steuersignal für einen Multivibrator 11 dient. Im vorliegenden Fall ist es erforderlich, den veränderbaren Widerstand in dem Multivibrator 12 so einzustellen, daß die Breite des Rechteckimpulses größer als die in Fig. 3 A dargestellte Funkenperiode gemacht werden kann. Das Auegangssignal aus dem Multivibrator 12 wird einem Unterbrecher impulsgenerator 13 zugeführt, um daraus das in Fig. 3 D dargestellte Unterbrecher- oder Torimpulssignal zu erhalten. Der durch das Hilf si ehlersignal gesteuerte Motorstrom fließt einem Torschaltkreis oder Zerhacker 15 Über einen Anschluß zu und wird durch die Unterbrecherimpulse aus dem Unterbrecherimpulsgenerator 13 unterbrochen. Der am Ausgang erscheinende, in Fig. 3 E dargestellte Strom wird dem Gleichstrommotor 1 Über ©ia@n Verstärker 16 zugeleitet. Auf diese Weise wird das Bürstenfeuer vollständig unterbunden, Daß erfi&dungsgemäie Verfahren und die zugehörige Schaltung läßt sich bei j@d@m Gleichstrommotor anwenden, bei dem Bürstenfeuer unerwünscht ist.

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Claims

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- 8 Patentansprüche

X.) Verfahren zur Beseitigung des Bürstenfeuer an Gleichstrommotoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom für den Gleichstrommotor synchron mit der Kommutierung im Kommutierungsintervall unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom durch einen Zerhacker (15) unterbrochen wird, der durch ein Impulssignal von einer Frequenz gleich dem Produkt aus Motordrehzahl und Kommutatorlamellenanzahl gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal durch Detektoren, insbesondere durch Abgriff an einem mit Motordrehzähl laufenden Teil erzeugt wird.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal über einen Verstärker (10) verstärkt, über einen Multivibrator (11) phasenangeglichen und über einen Multivibrator (12) in seiner Impulsbreite dem Kommutierungsintervall entsprechend eingestellt wird.

5. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an mit Motordrehzahl rotierenden Teilen (3, 8) Detektoren (6a, 6b, 9) angeordnet sind, die zur Erzeugung eines Impulshilfssignales bzw. eines Impulssteuersignales dienen.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Halteeinrichtung (3) Permanentmagnete (5a, 5b) angeordnet sind, die mit den Detektoren (6a, 6b) zusammenwirken.

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7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines kapazitiven Signales eine ein Geber muster enthaltende Scheibe (8) vorgesehen ist, das den Kommutatorzwischenräumen auf dem Kommutatorumfang entspricht.

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