DE2311943A1

DE2311943A1 - Einrichtung zum regulieren der drehzahl eines elektromotors

Info

Publication number: DE2311943A1
Application number: DE19732311943
Authority: DE
Inventors: Kenneth Clunis
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1972-03-13
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE2311943B2; JPS492509A; GB1419593A; CA988981A

Description

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Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul,

Minnesota 55133 (V.St.v.A.)

Einrichtung zum Regulieren der Drehzahl eines Elektromotors

Die Erfindung betrifft eine genau wirkende Einrichtung zum Regulieren der Drehzahl eines umsteuerbaren Elektromotors.

In der Fig.1 ist eine an sich bekannte derartige Einrichtung dargestellt. Bei dieser Einrichtung wird die Drehzahl und der Drehsinn eines Motors 10 bestimmt von einer Schaltung 12 in Abhängigkeit von einem Abweichungssignal, das bei 13 aus einer eine Differenz ermittelnden Einrichtung 14 zugeführt wird« Die Einrichtung 14 erzeugt ein Abweichungssignal aufgrund eines Vergleichs eines bei 15 zugeführteh Bezugssignals mit einem bei 16 zugeführten Spannungssignals, das die Drehzahl und den Drehsinn des Motors anzeigt. Das Spannungssignal wird von einem Tachometer 18 erzeugt, der mit dem Motor verbunden ist.

Eine solche Regulierungseinrichtung kann im besonderen bei Kassettentonbandgeräten verwendet werden, bei denen ein umsteuerbarer Motor das in einer Kassette 20 enthaltene Tonband antreibt. Werden solche Kassetten bei einer Digitalsignalauf-

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zeichnungseinrichtung verwendet, so muss der Motor rasch beschleunigt werden können, beispie lsweise auf 1000 U/min pro 10 Millisekunden, und der Motor muss während einer solchen raschen Beschleunigung und auch danach genau reguliert werden können. Es bestanden jedoch bisher Schwierigkeiten, eine rasche Beschleunigung während solcher kurzer Zeitperioden zu bewirken» Diese Aufgabe wird noch dadurch erschwert, dass es schwierig ist, aus dem Tachometer eine welligkeitsfreie Spannung zu erhalten.

Die Erfindung sieht eine Einrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Elektromotors vor, die von einer Servoeinrichtung gesteuert wird in Abhängigkeit von einem Spannungssignal aus einem Tachometer, das die Drehzahl und den Drehsinn des Motors anzeigt, welche Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass der Tachometer aus einem homopolaren Generator besteht mit einem Magneten, der ein einpoliges Magnetfeld erzeugt, dass mit der Motorwelle ein sich in dem Magnetfeld drehender Leiter verbunden ist, welcher Leiter so ausgestaltet und gelagert ist, dass er das Magnetfeld in allen Drehstellungen gleichmäßig schneidet, und dass ortsfeste Kontaktbürsten vorgesehen sind, die mit dem Leiter in allen Drehstellungen in Berührung stehen und der Servoeinrichtung ein Spannungssignal zuführen.

Das erzeugte Spannungssignal ist welligkeitsfrei, so dass die Motordrehzahl während einer raschen Beschleunigung genau reguliert werden kann. Ferner kann der homopolare - Tachometer einen einfachen Aufbau aufweisen und ist daher billiger als die herkömmlichen Tachometer.

Obwohl das von einem homopolaren Tachometer erzeugte Spannungssignal im allgemeinen schwach ist, so stellt dies an. sich keine Schwierigkeit dar, da das Spannungssignal lediglich einen ermittelten Zustand anzeigt. Bei der in der 3Tig.1 dargestellten Motordrehzahlregeleinrichtung, dren Bauteile an sich bekannt sind, kann das vom Tachometer 18 erzeugte Spannungs signal verstärkt werden, bevor es dem Differential 14 zwecks Vergleichs mit dem Bezugseingangssignal zugeführt wird, wenn für einen solchen Vergleich Ein Spannungs signal mit einer höheren Amplitude vorgezogen wird. ^!.

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Der Leiter "besteht "vorzugsweise aus einem Faraday-Zylinder oder einer Faraday-Scheibe · Is kann auch ein kegelförmiger Leiter verwendet werden* Tatsächlich kann jeder Leiter verwendet werden, der so ausgestaltet und gelagert ist, dass er "bei allen Drehstellungen das Magnetfeld gleichmäßig schneidet.

Nachstehend wird eine "bevorzugte Ausführungsforia der Erfindung beschrieben. In der beiliegenden Zeichnung ist die

Fig#1 ein Blockschaltbild einer Motordrehzahlregeleinrichtung, wobei der Motor für den Antrieb eines Tonbandes in einer Tonbandkassette benutzt wird,

Figi 2 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines homopolaren Tachometers, der nach der Erfindung in die in der Fig«1 dargestellte Regeleinrichtung eingebaut ist, wobei bei dieser Ausführungsform der Leiter des homopolaren Tachometers aus einer Faradayscheibe besteht, und die

Fig.3 eine Darstellung einer anderen Ausführungsfor» eines homopolaren Tachometers, der nach der Erfindung in die in der Fig.1 dargestellte Regeleinrichtung eingebaut ist, wobei der Leiter des homopolaren Tachometers zylindrisch ausgestaltet ist»

Bei der in der Fig»2 dargestellten Ausführungsform besteht der Leiter 24· aus einem scheibenförmigen und ungefähr 127 Mikron dicken Silberbelag. Der Leiter 24 stellt daher eine Faradayscheibe dar. Der Leiter 24- ist an der einen Seite einer Aluminiumscheibe 26 mittels einer ungefähr 25»4 Mikron dicken und isolierenden Epoxidharz schicht 28 befestigt. Die Aluminiumscheibe 26 steht mit der Welle 30 des Motors 10 über eine Habe 32 in Verbindung, die einen Teil der Aluminiumscheibe 26 bildet·

Ein einpoliges Magnetfeld 34 wird von einem ringförmigen Permanentmagneten 36 erzeugt, der in einer Kammer 38 angeordnet ist, die von einem Weicheisengehäuse 39 gebildet wird· Die Richtung des Magnetfeldes ist durch die Pfeile an den Feldlinien 34 angedeutet.

Eine Kunststoffisolation trägt Silberkohlebürsten 40, 41,/

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die sich durch Löcher 44 am Gehäuse 39 in. die Kammer 38 hineinerstrecken, und die mit dem Leiter 24- in Berührung stehen· Die beiden Innenkontakfbürsten 40 stehen beide mit einem ersten elektrischen Kontaktglied 46 in Verbindung, während die beiden Außenkontaktbürsten 41 mit einem zweiten elektrischen Kontaktglied 48 in Verbindung stehen, an welchen elektrischen Kontakten 46 und 48 ein Spannungssignal erzeugt wird, das die Drehzahl und den Drehsinn des Motors 10 anzeigt· Die elektrischen Kontaktglieder 46 und 48 erstrecken sich vom Tachometer 18 aus durch einen aus einem Kunststoff hergestellten und isolierenden Staubdeckel 50 hindurch. ■

Bei der in der Fig·3 dargestellten Ausführungsform besteht der Leiter 52 aus einem zylindrischen und ungefähr 127 Mikron dicken Silberbelag, der an der Außenseite einer Weicheisentrommel 56 angebracht ist. Der Leiter 52 ist an der Trommel 56 mittels einer ungefähr 25»4 Mikron dicken Schicht 58 aus einem isolierenden Epoxidharz befestigt. Die Trommel 56 ist mit der Welle 60 des Motors 10 verbunden.

An der Innenseite 68 eines geschlossenen zylindrischen Weicheisengehäuses 70 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 66 angebracht, der ein einpoliges Magnetfeld 64 erzeugt, dessen Richtung durch Pfeile an den Feldlinien 64 angedeutet idb.

Eine an der Außenseite des Gehäuses 70 angebrachte Kunststoffisolation 76 trägt die Kontaktbürsten 74 und 755 die sich durch Löcher 78 am Gehäuse 70 hindurcherstrecken und mit dem Leiter 52 in Berührung stehen. An den mit den betreffenden Kontaktbürsten 74, 75 in Verbindung stehenden elektrischen Kontaktgliedern 80 und 82 wird ein Spannungssignal erzeugt, das die Drehzahl und den Drehsinn des Motors 10 anzeigt.

Nach der Erfindung braucht der das Magnetfeld erzeugende Magnet nicht ortsfest zu sein. Bei der Ausführungsform nach der Fig·2 könnte daher der Magnet 36 an der Aluminiumscheibe 26 befestigt werden, und bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 könnte die Weicheisentrommel 56 durch einen Permanentmagneten ersetzt werden, so dass der ortsfeste Magnet 66 nicht vorgesehen zu werden braucht. . Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Einrichtung zum Regeln der Drehzahl eines Motors, wobei die Drehzahl eines umsteuerbaren Elektromotors mittels einer Servovorrichtung in Abhängigkeit von einem Spannungssignal aus einem Tachometer geregelt wird, welches Signal die Drehzahl und den Drehsinn des Motors anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Tachometer aus einem homopolaren Generator besteht und aufweist

einen ein einpoliges Magnetfeld erzeugenden Magneten, einen mit der Motorwelle verbundenen und im Magnetfeld drehbar gelagerten Leiter, der so ausgestaltet und gelagert ist, dass er das Magnetfeld in allen Drehstellungen schneidet, und

ortfeste Kontaktbürcten, die mit dem Leiter in allen Drehstellungen in Berührung stehen und der Servororrichtung das genannte Spannungssignal zuführen«

2· ι Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Leiter aus einer Paradayscheibe besteht.

3· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Leiter aus einem Zylinder besteht.

4# Bandantriebsvorrichtung, wobei das Band von einem umsteuerbaren Motor angetrieben wird, dessen Drehzahl von einer Servovirrichtung in Abhängigkeit von einem Spannungssignal aus einem Tachometer geregelt wird, welches Signal die Drehzahl und den Drehsinn des Motors anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Tachometer aus einem homopolaren Tachometer besteht und aufweist

einen ein einpoliges Magnetfeld erzeugenden Magneten, einen mit der Motorwelle verbundenen und im Magnetfeld drehbar gelagerten Leiter, der so ausgestaltet und gelagert ist, dass er das Magnetfeld in allen Drehstellun-

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gen gleichmäßig schneidet, und

ortsfeste Kontakt burst en, die mit dem leiter in allen Drehstellungen in Berührung stehen und der Servorvorriohtung das genannte Spannungssignal zuführen·

5· Bandantrietisvorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Eeiter aus einer Faradayscheibe besteht.

6· Bandantriebs vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Leiter aus einem Zylinder besteht·

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