DE2263792B2 - Drehmomentmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentmotor mit einem kreuzförmigen Anker, dessen vier Enden je ein Elektromagnet zugeordnet ist, welcher beim Anlegen von elektrischen Signalen den Anker auslenkt.

Solche Drehmomentmotoren stellen schnelle und präzise elektromagnetische Antriebe dar und werden in der Feinwerktechnik ζ. B. als Stellglieder, Schrittschalter. Ventilantriebe u. ä. verwendet.

So ist beispielsweise aus der DT-AS 1149 446 cm Drehmomentmotor mit kreuzförmigem in seinen Schwerpunkt gelagerten Anker bekannt, dessen Spitzen in je eine Magnetspule eintauchen. Der Anker ist um eine einzige Achse drehbeweglich gelagert, und zwar in einem stark beschränkten Winkelbereich. Jeder Spitze des Ankers ist ein verschobener Statorpol zugeordnet, um so eine genaue Proportionalität zwischen dem Strom durch die Magnetspulen und dem dadurch erzeugten Drehmoment zu schaffen, wenn diese durch wechselweises paarweises entgegengesetzt gerichtetes Erregen auf den Anker ein Drehmoment für den Bereich sehr kleiner Winkel ausüben.

Dieser Drehmomentmoior liefert als Ausgangssignal eine Bewegung um nur eine Achse, wobei die kreuzförmige Ausbildung des Ankers und die Zuordnung jeweils zweier Spulenpaare lediglich dazu dient, durch eine Differenzbildung der Drehmomente eine genaue Proportionalität zwischen Erregerstrom und Drehmoment zu erzielen.

Ferner ist aus der US-PS 29 08 171 ein Drehmomentmotor bekannt, bei dem eine Vielzahl von kugelkalottenförmig angeordneten Elektromagneten einem kugelförmigen Kreiselrotor zugeordnet sind, urn diesen unter SfSSK^ Str^ "ώ seiner Größe den Anker auslenkt - um kleine Beträge präz.s.eren zu

^Schießlich ist aus der US-PS 34 15 283 ein Drehmo_me ^S„t^hmotor bck—bjj^ ™r,^enan^E1£m ™„

ffimig^tSiäC befestigt

Beu-äie im Uhr- bzw. Gegenze.gers.nne drehbar .st. Daflchneßorgan ragt zwischen zwe, gleichachsig aSeordneie Düsen, deren öffnungsquerschn.tte be,

• s Verdrehen des Schließorganes verändert werden.

Be der Verwendung solcher Drehmomentmotoren als Antrieb für ein Durchflußventil in Form eines einen

Stößel gelagert, denen in druckm.ttelfuhrenden Le.tun- « «„befindliche Düsen gegenübeniegen. wobei diese Kungen mit kolbenführenden Zylindern verbunden id an deren Kolbenstangen die Ste kräfte abgenommen werden, vgl. fluid power control. Verlag Krauskopf 1962 Band 2. S. 252.

Ein solcher Drehmomentmotor weist also einen Eingang auf. der je nach Signal eine positive oder negative Stellgröße erzeugt. Für viele Anwendung*«- ofete sind jedoch zwei steuernde Eingänge notwendig. Sfes ist insbesondere der Fall, wenn e.ne v.er kreuzweise angeordnete Ruderflächen die paarweise aneinander verbunden sind, eines Flugkorpeis .„treibende Rudermaschine gesteuert werden soll. Hier sind jeweils die paarweise einander gegenüberliegenden Ruderflächen synchron zu verstellen, so daß das Steuersystem zwei Eingänge aufweisen muß

Aus Symmetriegründen sind die Kolbenstangen jeweils paarweise diagonal gegnüberliegend an zwei sich kreuzenden Wellen angelenkt, die die m einer gemeinsamen Ebene einander gegenüberliegenden Ruderflächen tragen, so daß auch die zugehörigen Arbeitszylinder in einer Ebene liegend symmetrisch zueinander angeordnet sind. Die Steuerung der Druckmittelzufuhr zu den Arbeitszylindern muß dann mittels zweier solcher Steuersysteme erfolgen, die aus Platzgründen in der Regel neben- oder hintereinander angeordnet sind. Hierdurch ergeben sich fur die einen Arbeitszylinder längere Steuerleitungen als fur die anderen was neben unerwünschten Bauunsymmetrien insbesondere bei Heißgasantrieben infolge untersch.edlieh großer Wärmeübergangsflächen auch zu Ste !Hehlern der Ruder führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die bekannten Drehmomentmotoren so weiterzubilden, daß zwei voneinander getrennte Ein- und Ausgange vorhanden sind bei symmetrischem Aufbau und möglichst geringem Raumbedarf und in einer die Steuerleistung nicht verringernden konstruktiven Anordnung. Ausgehend von einem Drehmomentmotor der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der 65 Erfindung dadurch gelöst, daß der Anker in seinem Schwerpunkt radial allseitig auslenkbar gehalten und an jedem Ende mit einer justierbaren Prallplatte eines die Füllung eines Arbeitszylinders steuernden Düse-Prall-

piatte-Ventil-Systems versehen ist

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Anker mittels eines Lagers gehalten, in das die Verdickung eines hohlen elastischen Stiels eingreift, der sich im Zentrum einer Platte befindet, die über vier an ihren Ecken befindlichen Schrauben im Zentrum eines nichtmagnetischen, kreuzförmig ausgebildeten Gehäuses befestigt ist, das die ferromagnetischen Schenkel der Elektromagnete trägt und in welchem die zugehörigen Erregerspulen der Elektromagnete eingelassen sind, die die Schenkel des Ankers umgeben.

Hierbei sind in vorteilhafter Weise die den Prallplatten gegenüberliegenden Düsen in Bohrungen eines als Flansch ausgebildeten, im Abstand von der Stirnseite des Gehäuses angeordneten Teil des Gehäuses eingepreßt

Ein auf diese Weise ausgebildeter Drehmomentmotor kann Stell- oder Steuerbewegungen um zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen ausführen in Abhängigkeit der seiner zwei getrennten Ein- und Ausgänge zugeführten Erregerströme und kann weitgehend beschleunigungsunempfindlich arbeiten. Drehmomentmotor und Düse-Prallplatte-System bilden eine in sich geschlossene, allseits symmetrische und vor dem Einbau justierbare Ventileinheit. Damit läßt sich auf kleinstem Raum ein Druckmittelantrieb für eine Rudermaschine eines Flugkörpers aufbauen, dessen zwei Steuerflächenpaare in Abhängigkeit elektrischer Steuersignale verstellbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einer Rudermaschine eines Flugkörpers ist nachfol gend anhand der Zeichnung beschrieben. Im einzelnen zeigen

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Drehmomentmotor gemäß der Erfindung als Antrieb für ein Düse-Prallplatten-System der Steuereinrichtung einer Rudermaschine eines Flugkörpers,

F1 g. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf den Drehmomentmotor gemäß Fig. 1,

F i g. 3 eine Ansicht von unten auf den Drehmomentmotor gemäß F i g. 1,

Fig.4 eine Seitenansicht des Drehmomentmotors gemäß F ig. 1 und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die vom Drehmomentmotor gemäß F i g. 1 gesteuerte Rudermaschine.

Ein polarisierter Drehmomentmotor 10, bestehend aus einem Gehäuse 11, acht kreuzweise angeordneten Magneten 12, 12', 13, 13', 14, 14' und 15, 15' zwischen denen sich die Enden 22, 23, 24 und 25 eines kreuzförmigen Ankers 18 (vgl. Fig.2) befinden, ist mittels eines am Gehäuse befindlichen viereckig ausgebildeten Flansches 20 an einem Zylindergehäuse 26 eines in den F i g. 1 und 5 nur teilweise dargestellten Flugkörpers 27 befestigt.

Die Elektromagnete weisen jeweils zwei ferromagnetische Schenkel, z. B. 14a und 146 auf, die mit den Nord- und Südpolen der Magnete in der in F i g. 4 gezeigten Art verbunden sind. Die nicht dargestellten Ein- und Ausgänge ihrer paarweise zusammengeschalteten Erregerspulen 32, 33, 34 und 35 bilden die zwei Steuereingänge des Drehmomentmotors.

Der Anker 18 ist in seinem Schwerpunkt mit einem eine Durchgangsbohrung 28 aufweisenden Lageiauge Ά versehen, in das ein eine Verdickung 36 aufweisender hohler elastischer Stiel 37 eingreift, der sich im Zentrum einer Platte 38 befindet Diese ist mittels vier an ihren Ecken befindlicher Schrauben 40 am Gehäuse 11 befestigt Auf diese Weise ist der Anker 18 allseits beweglich im Gehäuse 11 gelagert und kann je nach Erregung der Elektromagnete 13 bis 15 um zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen im positiven oder negativen Sinne ausgelenkt werden.

Mit jedem Schenkel 22 bis 25 des Ankers 18 ist im vorliegenden Anwendungsfalle je ein Stößel 42, 43, 44 und 45 verbunden; sie tragen an ihrer abgewandten Stirnseite jeweils Prallplatten 52 bis 55. Die Stößel ragen in eine zwischen dem Flansch 20 und der Stirnseite 21 des Gehäuses 11 befindliche kreisringförmige Aussparung.

Den Prallplatten gegenüberliegend sind vier in Bohrungen 56 bis 59 des Flansches 20 eingepreßte Düsen 62 bis 65 angeordnet, denen entsprechende Bohrungen des Zylindergehäuses 26 zugeordnet sind, in die ungesteuerte Düsen (vgl. z. B. 162 und 164 in F i g. 5) eingepreßt sind. Durch die Teilung der Düsen wirken sich Wärmedehnungen nicht nachteilig aus.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die Düsen 162 und 164 über Querbohrungen 72 und 74 mit Arbeitszylindern 82 bis 85 verbunden sind, in denen Kolben gleiten, die über hier nicht näher dargestellte Kolbenstangen 86 bis 88 jeweils paarweise an zwei sich kreuzende Wellen, von denen eine mit % bezeichnet ist, angelenkt sind, die einander gegenüberliegende Ruderflächen 92 bis 95 tragen. Die Kolbenstangen sind mit an den Wellen angeordneten Hebeln 102,103,105 gelenkig verbunden.

Die an der Welle % befestigten Ruderflächen 93 und 95 sind also durch die Kolbenstangen 86 und 88 und die an der anderen Welle befindlichen Ruderflächen 92 und 94 sind dagegen mittels zweier weiterer Kolbenstangen, von denen eine mit 87 bezeichnet ist, bewegbar, vgl. F i g. 5. Hierzu liefert ein am Zylindergehäuse 26 befestigter pyrotechnischer Gasgenerator 70 Heißgas, das über eine Öffnung 76 und ein Filter 77 in den Hohlraum 78 gelangt, von wo es im Ausmaße der durch den Torque-Motor erfolgenden Steuerung der Düse-Prallplatte-Systeme 52/62 bis 55/65 über die Querbohrungen z. B. 72 und 74 den Arbeitszylindern 82 bis 85 zugeleitet wird und dort eine entsprechende Verstellung der Kolben und damit der von ihnen beaufschlagten Ruderflächen 92 bis 95 bewirkt.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, ist durch die kreuzförmige Anordnung der Elektromagnete und die kreuzförmige Ausbildung des zugehörigen Ankers ein Drehmomentmotor geschaffen, der zwei Steuerausgänge aufweist, so daß von dem Anker dieses Drehmomentmotors Steuerkräfte abnehmbar sind, die um zwei aufeinander senkrecht stehenden Achsen sowohl im positiven als auch im negativen Sinne wirksam werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drehmomentmotor mit einem kreuzförmigen Anker, dessen vier Enden je ein Elektromagnet zugeordnet ist, welcher beim Anlegen von elektrischen Signalen den Anker auslenkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (18) in seinem Schwerpunkt (Lager 29) radial allseitig auslenkbar gehalten und an jedem Ende mit einer justierbaren Prallplatte eines die Füllung eines Arbeitszylinders (82 bis 85) steuernden Düse-Prallplatte-Ventil-Systems (52/62 bis 55/65) versehen ist.

2. Drehmomentmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (18) mittels eines Lagers (29) gehalten ist, in das die Verdickung (36) eines hohlen elastischen Stiels (37) eingreift, der sich im Zentrum einer Platte (38) befindet, die über vier an ihren Ecken befindlichen Schrauben (40) im Zentrum eines nichtmagnetischen, kreuzförmig ausgebildeten Gehäuses (11) befestigt ist, das die ferromagnetischen Schenkel (z. B. 14a, \4b) der Elektromagnete trägt und in welchem die zugehörigen Erregerspulen (32 bis 35) der Elektromagnete eingelassen sind, die die Schenkel (22 bis 25) des Ankers (18) umgeben.

3. Drehmomentmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Prallplatten gegenüberliegenden Düsen (62 bis 65) in Bohrungen (56 bis 59) eines als Flansch (20) ausgebildeten, im Abstand (30) von der Stirnseite (21) des Gehäuses angeordneten Teil des Gehäuses (U) eingepreßt sind.

zu

Anker angeordneten